生物黏合劑用于滲透蒸發(fā)復合膜分離乙醇-水的研究.pdf

1、燃料乙醇不僅是一種新的可再生資源，而且是一種重要的化工原料，可用于生產(chǎn)乙烯，支撐“后石油時代”的石化工業(yè)。在發(fā)酵生產(chǎn)過程中，由于乙醇/水共沸物的形成，乙醇脫水被認為是較難的一個環(huán)節(jié)。滲透蒸發(fā)作為新型的液體混合物分離技術，在有機物脫水分離方面具有突出的技術優(yōu)勢和良好的應用前景，具有能耗低、環(huán)境友好、不受氣液平衡的限制等優(yōu)點。
　　 本研究采用生物黏合劑用于制備滲透蒸發(fā)復合膜，改善復合膜的界面作用力，提高復合膜的結構穩(wěn)定性及其滲透蒸

2、發(fā)性能。采用紅外光譜(FT-IR)、X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、X射線光電子能譜(XPS)和差示掃描量熱(DSC)等多種方法分析膜的結構形態(tài)和物理化學性質，嘗試探索膜材料-膜結構-膜分離性能之間的對應關系。
　　 首先，本研究延續(xù)課題組殼聚糖(CS)/聚醚砜(PES)復合膜的研究，闡述了一種簡便的方法改善CS/PES復合膜的相容性——在活性分離層和支撐層之間引入聚多巴胺過渡層。T型剝離實驗證明涂覆聚多巴胺過渡層的

3、復合膜活性層剝離的最大力為未涂覆聚多巴胺過渡層復合膜的6倍，改善了復合膜的結構穩(wěn)定性。通過改變制備過程中多巴胺的濃度、浸泡時間及pH值可調控聚多巴胺層的聚合程度及親水性，從而改善復合膜界面的潤濕性，降低CS層厚度，HRSEM的結果表明復合膜活性分離層厚度在10μm左右。當多巴胺濃度為4 mg ml-1，pH為9.47，浸泡時間為48h時，復合膜分離乙醇濃度為90wt.％的乙醇水混合物時滲透通量可達2.2kg m-2h-1，分離因子為57

4、。
　　 加入過渡層可以加強復合膜的界面粘合，改善復合膜性能，但這種方法增加了制膜過程的復雜性。本研究利用生物黏合劑明膠(gelatin)良好的成膜性和親水性制備滲透蒸發(fā)復合膜。以聚丙烯腈(PAN)為支撐層，戊二醛(GA)交聯(lián)的明膠為活性層，通過改變制備過程中明膠的濃度、交聯(lián)度可調控表皮層的厚度及其致密程度。通過掃描電鏡觀察活性層的厚度為1μm左右，活性分離層和支撐層之間無明顯的分界面，結合緊密。利用正電子湮沒技術考察了復合膜的