聚乙烯醇/SAPO-34混合基质膜制备及渗透汽化性能综合实验教学设计

针对共沸体系的分离,设计了聚乙烯醇/SAPO-34混合基质膜制备及脱水本科生研究性实验。以聚乙烯醇(PVA)为膜材料、以SAPO-34分子筛为填充材料制备了PVA/SAPO-34混合基质膜,利用SEM、FT-IR和接触角分析等手段对膜的物化特性进行了表征;采用乙醇/水体系,测试了混合基质膜的渗透汽化分离性能。实践结果表明,该实验有助于学生了解化工分离技术的研究前沿,激发科研热情与兴趣,培养创新精神,促进综合实践能力提升。

SiO_(2)@GO杂化膜的制备及其渗透汽化脱盐性能研究

以渗透汽化膜法脱盐为研究背景,针对目前氧化石墨烯膜(GOM)易溶胀、稳定性差和渗透通量衰减等缺点,采用疏水、亲水、原位合成方法制备了3种纳米二氧化硅(SiO_(2))对GOM进行插层修饰,进而制备SiO_(2)@氧化石墨烯(SiO_(2)@GO)膜。通过傅里叶红外变换光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、接触角测量仪等方法表征其化学组分、形貌、晶体结构和亲水性。渗透汽化脱盐实验表明,疏水性SiO_(2)@GO杂化膜脱盐性能优于亲水性SiO_(2)@GO和原位制备SiO_(2)@GO膜,且当SiO_(2)与GO质量比为0.2时,疏水性SiO_(2)@GO杂化膜水通量可达103.4kg/(m^(2)·h),盐截留率为99.8%(70℃,3.5%NaCl溶液),在连续12h测试中分离性能保持稳定,表明疏水性SiO_(2)@GO杂化膜在渗透汽化脱盐领域有着广阔的应用前景。

渗透汽化结合GC-MS分析豫烟浸膏的风味组分

为探明渗透汽化分离提取豫烟浸膏挥发性组分的效果,采用固相支持液液萃取/气相色谱‒质谱联用法(SLE/GC‒MS)和感官特征定量描述法,分别对分离所得样品溶液进行非靶向分析和香韵特征评价,利用化学计量学探究样品组分差异,筛选关键差异组分并分析其与感官香韵特征的相关性。结果表明:(1)相比于原液,优化条件下渗透汽化分离得到的样品溶液在果香、清香、甜香风格方面显著提高,膏香有所减弱,其中截留液的香韵属性得分整体得到提升,渗透液和清洗液稍有减弱;(2)不同样品溶液共检出101个化合物,包括醇类、酯类、醛类、酮类、酸类、酚类、烃类和主要由生物碱构成的其他类等13类物质,烃类、酮类及其他类在挥发性组分中占比较大,其中膜组件对烃类、醇类等组分的选择性较大,不同溶剂体系对醇类、酮类、酯类和酚类的浓度变化影响较大;(3)主成分分析显示样品原液和截留液组分较一致,且与透过液和清洗液有效区分,正交偏最小二乘法‒判别分析筛选出28个差异化合物(VIP>1、P<0.05)。偏最小二乘回归分析表明,特征挥发性组分与烤烟烟香、木香、清香、甜香和焦香香韵指标呈正相关。研究结果可为采用渗透汽化分离提取豫烟浸膏提供指导依据,进而为天然植物香原料精细化分离加工提供技术支持。

渗透汽化高效分离有机混合体系的研究现状

主要叙述了近年来PV技术在分离有机物混和物的研究现状,详细叙述PV技术在分离极性/非极性有机混合物、芳香烃/烷烃有机混合物、同分异构体、去除汽油中硫化物这四个方面的主要研究成果,并对PV技术在分离有机混合物领域的发展方向进行展望,为后续PV技术分离有机混合物的研究提供参考。

基于界面反应的渗透汽化复合膜制备及其脱盐性能研究

渗透汽化膜技术在高浓盐水处理等方面具有潜在应用价值.本研究采用儿茶素(EGCG)和乙烯胺-乙烯醇(VA-co-VAm)共聚物2种亲水性材料,通过界面反应在疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜上制备了用于渗透汽化脱盐的复合膜.通过调整共聚物和EGCG的沉积时间、反应浓度等制膜参数,控制复合膜选择层的结构.采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)等分析方法研究复合膜的微观结构和理化特性.结果表明,复合膜具有出色的渗透汽化性能,在进料60℃、35 g/L NaCl盐水条件下,水通量可达33.19 kg/(m^(2)·h),盐截留率高于99.99%.在不同温度和盐质量浓度下,复合膜均表现出卓越的脱盐性能.

渗透汽化用于脱硫废水浓缩减量的实验研究

探讨了渗透汽化工艺用于脱硫废水浓缩减量的可行性与工艺优势。结果表明,膜渗透通量最高可达13.8 L/(m^(2)·h),水回收率超70%时膜渗透通量达7.4 L/(m^(2)·h),渗透汽化出水水质稳定,出水电导率<50μS/cm,COD<20 mg/L。同时考察了阻垢剂对膜污染的抑制效果,在50%水回收率之前,阻垢剂的使用使得平均膜渗透通量提升22.5%。

聚乙烯醇膜在低w(乙醇)溶液中的渗透汽化性能

以聚乙烯醇(PVA)膜为研究对象,通过改变w(乙醇)、温度和膜后真空度等条件,考察其在低w(乙醇)(w<5%)溶液中的渗透汽化行为。结果表明,渗透通量随着w(乙醇)增大而上升,分离因子呈下降趋势,出现临界值w(乙醇)=3%;渗透通量随着温度增加呈上升趋势,分离因子呈下降趋势,出现临界值t=50℃;渗透通量随着膜后真空度增加呈上升趋势,分离因子呈下降趋势。得出的结论对PVA膜的渗透和汽化行为具有一定的指导作用。

FAU沸石分子筛膜的制备及渗透汽化研究进展

【目的】faujasite(FAU)沸石分子筛膜作为重要的亲水性、大孔径(0.74 nm)的膜材料,在渗透汽化(pervaporation,PV)液体分离领域具有广阔的应用前景。促进FAU沸石分子筛膜的开发、应用,在PV领域的发展应得到重视。【研究现状】综述近年来FAU沸石分子筛膜的制备方法,包括原位合成法、干凝胶法、二次生长法、微波加热法等,分析各种方法的特点;探讨如何通过制备参数调控实现FAU沸石分子筛膜性能提升的策略;总结FAU沸石分子筛膜的PV分离机制,在PV领域的应用进展和所面临的挑战。【展望】有效制备无缺陷的FAU沸石分子筛膜,提高分离性能,应进一步聚焦于FAU沸石分子筛膜的制备方法创新、制备工艺优化和膜结构精密调控;FAU沸石分子筛膜有望在工业分离过程中发挥更大的作用。

渗透汽化膜过程乙醇水蒸气真空分馏热质传递

对透醇选择性渗透汽化膜下游的渗透蒸气进行分级冷凝,重点研究了真空冷凝分馏器的热-质传递行为,分析了进口渗透蒸气流速对真空冷凝分馏器传热系数与冷凝行为的影响.进口蒸气流速从3.09 m/s提高至8.05 m/s时,总传热系数由37.06 W/(m^(2)·K)提高至145.27 W/(m^(2)·K),渗透蒸气侧冷凝给热系数也由55.81 W/(m^(2)·K)提高至544.60 W/(m^(2)·K).不同流速下,传热过程各步骤热阻占比不同,3.09 m/s时,渗透蒸气侧热阻占比较大,高达82.99%;流速提高至8.05 m/s后,冷却介质侧热阻占比增大,达到65.66%.随进口蒸气流速的提高,真空冷凝分馏器中蒸气冷凝量在总渗透蒸气中的占比由41.82%提高至68.19%,乙醇质量分数由3.45%提高到10.66%.

熔融法制备聚酰胺中空纤维膜的渗透汽化研究

为改善聚二甲基硅氧烷(PDMS)渗透汽化膜的力学性能,选用聚酰胺6(PA6)为基膜材料,乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)为致孔剂,通过熔融纺丝法制备PA6/EVOH中空纤维,并萃取除去EVOH得到PA6中空纤维膜。研究了EVOH含量对膜性能的影响,并在膜表面接枝聚二甲基硅氧烷(PDMS)测试PDMS接枝膜的渗透汽化性能。结果表明,PA6中空纤维膜的水通量随着EVOH含量的增加而增加,在0.05MPa压力下,水通量最大能可达到966.8L/(m^(2)·h),对碳素墨水(300nm)的截留率最大可达到80.2%,拉伸强度最大能达到12.4MPa。接枝PDMS的PA6中空纤维膜对乙醇溶液渗透通量为789.4g/(m^(2)·h),分离因子为8.15,为后续膜表面改性提供了思路。

聚酰亚胺渗透汽化膜用于有机溶剂脱水的改性研究进展

聚酰亚胺有机高分子聚合物结构内含有氢键,且具有良好的耐溶剂性、易成膜性、高力学性能等优点。聚酰亚胺膜有望在渗透汽化有机溶剂脱水领域得到广泛应用。然而,聚酰亚胺膜高分子链间作用力强,链段排列紧密,往往造成溶剂分子渗透困难、渗透通量低等问题,限制其发展。对聚酰亚胺膜开展改性研究,以提高其渗透通量,同时保持高分离因子,是近年来的主要研究方向。本文对渗透汽化膜分离技术进行了概述,介绍了其工作原理及常用分离膜种类。详细综述了近年来用于渗透脱水的聚酰亚胺膜的改性研究进展,重点评述了共混、掺杂、交联和共聚改性,并分析了四种改性方法的作用原理,对分离性能的影响及其优缺点。最后,对聚酰亚胺膜在渗透汽化分离领域未来的发展方向进行展望,指出需揭示聚酰亚胺聚合物链与溶剂分子间的作用机制,解决渗透通量与选择性之间“trade-off”的制约关系。

基于三维多孔填料的聚二甲基硅氧烷混合基质渗透汽化膜研究进展

开发高性能渗透汽化膜材料是提高渗透汽化膜技术的竞争力,实现高效、低能耗有机溶剂分离回收过程的重要途径。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是目前应用最为广泛的有机溶剂优先渗透型渗透汽化膜材料,但其分离性能不理想。在PDMS膜主体内引入多孔填料构筑混合基质膜,有望同时强化有机溶剂分子的溶解与扩散行为,实现分离性能的提升。与一维及二维填料相比,三维填料具有丰富连通的内部孔道,孔道结构一般不存在取向性,且填料种类及功能化手段丰富,是目前研究最为广泛的填料类型。本文综述了近年来基于三维多孔填料的PDMS混合基质膜的研究进展,分析了不同类型三维多孔填料的特点、混合基质膜的制备方法及影响其性能的关键因素,并提出了PDMS混合基质膜的研究挑战,以期为高性能PDMS混合基质膜的开发提供借鉴。

渗透汽化技术在酒类脱醇与香味物质分离中应用的研究进展

本文综述了渗透汽化技术在酒类加工过程中脱醇及香味物质分离中的进展。研究表明,脱醇中PDMS为主要选用膜材料,并通过在PDMS中掺杂二氧化硅、MOF等材料改性提升其稳定性与分离效率;PEBA膜也表现优异,共混改性后渗透通量提升。香味物质分离中,PDMS与PEBA分别因其有机物亲和力和对酯类高选择性被广泛应用,改性策略进一步优化分离性能。此外,新型材料如GO、PIM等也表现出相当大的潜力。渗透汽化技术具有高选择性、低能耗及低温操作等优势,但渗透通量偏低是待改进之处。未来需研发新型膜材料、优化改性方案以促进其在酒类加工方面的应用。

渗透汽化-热泵精馏工艺分离DMC-MeOH共沸物

碳酸二甲酯(DMC)-甲醇(MeOH)共沸物分离存在能耗高、能源利用效率低的问题.渗透汽化(PV)作为液-液分离技术,不受汽-液平衡限制,广泛用于共沸物体系的分离.传统的PV过程需要外部提供热量来维持恒定的原料侧温度;同时,渗透侧需要外部提供冷量来冷凝收集,降低了能源利用效率.本研究设计开发了PV-热泵精馏工艺,用聚二甲基硅氧烷(PDMS)/聚偏氟乙烯(PVDF)复合膜分离DMC-MeOH共沸物体系,用热泵进行热集成,并将模拟结果与文献报道的萃取精馏、变压精馏和传统PV-精馏等过程进行比较.结果表明,在常压、共沸点进料、PV单元渗透液与进料质量流量的比值(stage-cut)为0.3时,PV-热泵精馏工艺节能效果较好,与有热集成的变压精馏相比,可降低能耗约47%,能效提高90%.本研究设计的PV-热泵精馏工艺为共沸物的分离提供了一个新的发展方向.

基于渗透汽化膜分离技术制备无核白葡萄烈酒原酒的工艺优化及其安全性分析

该文以鲜食无核白葡萄为原料,通过单因素结合响应面试验进行优化,确定无核白葡萄烈酒原酒的最佳发酵工艺,并通过测定甲醇、氨基甲酸乙酯(ethyl carbamate,EC)、赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)、生物胺(biogenic amine,BA)、铁离子(Fe^(3+))含量,评价无核白葡萄烈酒的安全性。结果表明,无核白葡萄烈酒原酒最佳发酵工艺为酵母添加量0.4 g/L、发酵温度17℃、初始糖度24°Brix,该发酵工艺下的无核白葡萄原酒酒精度为12.2%vol,经过渗透汽化膜分离技术制备的无核白葡萄烈酒酒精度为53%vol,甲醇含量为190.88 mg/L,EC含量为1.02μg/L,未检出OTA,9种BA检出其中4种(色胺、苯乙胺、章鱼胺、亚精胺),总含量为4.074 mg/L,Fe3+含量为1.30 mg/L,均未超过相关限量标准。

渗透汽化NaA分子筛膜研究进展及其工业化应用

在新型化工分离技术中,渗透汽化膜分离技术是一种新型膜分离技术,广泛应用于食品、医药、电子、新能源等领域。NaA分子筛作为无机多维度笼状材料,由于其高效的选择吸附性、优异且均一的三维晶面结构,成为渗透汽化分子筛膜得以规模化制备和生产的重要前驱体物种。采用溶胶-凝胶法、水热合成法等手段使无机载体材料表面的NaA分子筛晶体化,形成高性能的分子筛膜材料,成为制备渗透汽化分子筛膜的重要途径以及规模化工业应用的重要前提。本文概述了渗透汽化分子筛膜的合成反应机理,阐述高性能渗透汽化NaA分子筛膜制备过程中的影响因素、渗透汽化分子筛膜的研究进展和工业化应用现状。

水滑石在渗透汽化领域的应用进展

渗透汽化技术因其高效和环保性引起了广泛关注,尤其在液体分离领域。高选择性渗透膜材料设计的主要目标是提升膜的选择性、渗透性和稳定性。混合基质膜将无机填料均匀分散于聚合物基质中,形成有机-无机杂化复合材料,以增加制备高性能渗透汽化膜的可操作性和灵活性。具有层状结构的水滑石由于连续片层可以减少扩散路径,在聚合物基体内可能构建出分子筛通道,从而提高膜的分离效果。

渗透汽化结合SLE-GC-MS分析乙醇对吐鲁浸膏特征香气物质提取的影响

为探明吐鲁浸膏香气特征及物质组分基础,以5种不同乙醇体积分数处理的吐鲁浸膏为研究对象,使用渗透汽化膜进行分离处理,对样品溶液进行感官评价和固相支持液液萃取-气相色谱-质谱联用法分析,并利用化学计量学探究样品目标组分差异性和分析感官属性与物质组分之间相关性。结果表明:透过液和截留液以膏香和甜香为主,树脂香、果香、清香和辛香为辅,奶香、花香、豆香和木香香韵相对较弱;气相色谱-质谱共鉴定出92种物质组分,其中酯类、醇类物质含量较多,其含量占比大于55%,酸类、醛类、酚类、其他类和烯烃类紧随其后,酮类含量相对低;主成分分析和聚类热图分析显示低、中乙醇体积分数和高乙醇体积分数吐鲁浸膏样品分别聚为一类,且前者物质组分含量整体高于后者,正交偏最小二乘判别分析筛选出43个差异化合物;经偏最小二乘回归确定吐鲁浸膏特征呈香物质与膏香、树脂香、清香和辛香具有显著正相关,而与甜香、果香、奶香、花香、豆香和木香相关性不明显。研究结果为吐鲁浸膏感官品质研究和精细化加工提供技术依据。

用于醇脱水的渗透汽化有机膜的改性研究进展

醇是一类重要的基本化学品,在其生产与使用中,脱水精制是一个最为常见的问题.渗透汽化以其流程简单、环境友好等优势,在有机溶剂脱水和有机混合物分离等领域发挥着越来越重要的作用.由于有机膜具有材料廉价易得,制备简单等特点,得到了较多的研究,也最先获得了工业应用.但与无机膜相比,目前有机膜的性能相对有限.因此,对有机膜进行改性,提高其分离性能和稳定性,具有重要的意义.本综述重点介绍了掺入粉体颗粒、表面改性、构建多层膜3种改性方法的研究进展,并对有机膜的发展进行了展望.

两步变温晶种法制备丝光沸石膜及其渗透汽化乙酸脱水性能

在水热晶种法基础上采用两步变温晶化以高水硅比(n_(H_(2)O)/n_(SiO_(2)))稀溶液配方为合成液,研制用于渗透汽化(PV)乙酸脱水的丝光沸石膜(MOR膜),考察了变温晶化各段时间、水硅比与氟离子对MOR膜的形貌与分离性能的影响规律。结果表明:高温段晶化时间、水硅比与氟离子对MOR膜的形貌、结晶度和膜层厚度产生显著影响,并影响MOR膜渗透气化分离性能;在高温段(150℃)和低温段(120℃)的晶化时间分别为18和6 h,在水硅比为60且含氟离子体系中所制备的MOR膜的性能最佳,其对质量分数50%的乙酸水溶液的渗透通量和分离系数分别为1.45 kg·m^(-2)·h^(-1)和1 008。