金属离子负载聚醚共聚乙酰胺（PEBAX）膜的制备及渗透汽化分离噻吩研究

作     者：韩健健 

作者单位：广西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘琨

授予年度：2015年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：金属离子 PEBAX膜 渗透汽化 分离 噻吩 

摘      要：近年来,环境污染的加重及环保意识的提高,使得研发出经济有效的汽油脱硫方法迫在眉睫,渗透汽化脱硫技术越来越得到重视。本研究选择聚醚共聚乙酰胺(PEBAX2533)作为膜的分离层材料,以聚丙烯腈超滤膜(PAN)为支撑层,分别以纳米气相SiO2(n-SiO2)、微米固体SiO2(μ-SiO2)以及Ag+修饰的微米固体SiO2(Ag+SiO2)颗粒作为填充材料,制备填充型复合膜;并采用浸渍法制备了Ag+、Mn2+负载复合膜。分别进行了溶胀和渗透汽化实验,旨在分离模拟汽油正庚烷/噻吩中的噻吩。利用FTIR、XRD以及SEM,对μ-SiO2和Ag+-SiO2颗粒的形貌特征进行了表征,FTIR和XRD分析结果表明：Ag+成功负载于μ-SiO2颗粒上,SEM分析显示所制备的颗粒为形状规则的球体,直径约为200nm。膜的SEM结果显示,颗粒均匀分散于膜的分离层中,无团聚现象,复合膜的分离层与支撑层相容性良好,结合紧密。负载实验证明了Ag+、Mn2+成功负载于PEBAX/PAN复合膜上。溶胀实验结果显示,填充型复合膜及Ag+、Mn2+负载复合膜对噻吩都具有良好的溶解、吸附能力,膜的溶胀度与料液温度、噻吩含量以及填充量有关,溶胀度随着温度的升高及噻吩含量的增高而增大;当Ag+-SiO2颗粒填充量为8wt%时,填充型复合膜的溶胀度达到最大。渗透汽化实验对膜分离噻吩的能力进行了考察,结果表明：随着料液温度及噻吩含量的增加,总渗透通量增大,分离因子下降;在30℃、待分离液噻吩浓度为1000}μg·g-1条件下,Ag+-SiO2填充型复合膜的填充量为8wt%时,分离效果最好,总渗透通量为5.627kg·m-2·h-1,对应的分离因子为3.78;Ag+和Mn2+负载复合膜的通量分别为7.5kg·m-2·h-1、7.7kg·m-2·h-1,相应的分离因子都为3.7。综上所述,Ag+SiO2填充型复合膜和Ag+、Mn2+负载复合膜,有效改善了膜的分离效果。其中,同等实验条件下,Mn2+负载复合膜的分离效果最优。