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渗透汽化(PV)作为一种新型膜分离技术,具有高效、低能耗、无污染等优点,已被广泛用于中性条件下有机溶剂脱水。但在工业生产中生物发酵醇脱水、制药过程中醇浓缩脱水、酯化反应耦合脱水及乙酸脱水等体系,酸性条件下大大影响膜分离性能和稳定性,限制了渗透汽化技术的实际应用。因此,开发在酸性条件下结构稳定的膜材料,对于拓宽渗透汽化的应用,实现低能耗分离具有重要的实际应用意义。针对这一难题,本研究提出选用具有p H响应的氢键供体高分子与氢键受体高分子构筑氢键络合物,基于低p H抑制羧酸电离提高氢键络合原理,调控络合过程,制备氢键络合物纳米粒子筑膜基元及复合膜,用于酸性条件下渗透汽化脱水及酯化反应四元混合体系脱水。首先,通过调控络合溶液p H值制备在水中分散的聚丙烯酸(PAA)-聚乙烯吡咯烷酮(PVP)氢键络合物纳米粒子,以氢键络合物纳米粒子为筑膜基元,采用真空抽滤技术在聚丙烯腈(PAN)基膜上制备成氢键络合物复合膜。利用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、低场核磁(LFNMR)、傅立叶红外光谱(FT-IR)等表征技术探究了复合膜的表面形貌和微观结构,证实了PAA和PVP氢键络合作用并形成可水溶液分散的纳米颗粒。通过调控络合物p H及铸膜液抽滤体积等优化分离膜的结构和性能。制备的复合膜用于酸性条件下渗透汽化脱水的研究。考察了不同进料液p H对复合膜分离性能的影响。实验结果表明:随着进料液酸性的增强,其分离选择性升高。在p H=1.0的条件下,复合膜用于10 wt%水/异丙醇混合体系脱水时,其渗透通量和透过液水含量分别为1.67 kg/m~2h和99.79wt%,且稳定运行100小时以上。基于PAA-PVP复合膜在酸性条件下优异的分离性能,通过强酸对该复合膜进行后处理,增加质子化程度,进而提高其络合度,然后用于酯化反应四元混合体系脱水的研究。该复合膜首先通过红外、水接触角(CA)、差示扫描量热法(DSC)等对酸处理前后复合膜结构的变化进行表征,证明了经酸处理后PAA中的羧酸根进一步质子化,PAA-PVP的络合度获得提高。对比了酸处理前后复合膜在分离含乙酸料液时分离性能的变化,并将优化的复合膜分别用于酯化反应合成乙酸乙酯、乙酸异丙酯和乙酸正丁酯的四元混合体系脱水,考察了不同酸醇比下的膜分离性能和长期运行稳定性。研究结果表明:酸处理后的PAA-PVP复合膜在酯化反应的四元混合物渗透汽化脱水过程中,表现出良好的优先透水性。对于分子动力学直径较大的乙酸异丙酯和乙酸正丁酯体系,透过液水含量分别为99.44 wt%和99.82 wt%。表明所制备的基于氢键络合的复合膜具有在酯化反应过程中耦合渗透汽化脱水的潜力。本研究利用氢键络合物p H响应这一特性:随着酸性的增强,氢键络合物的络合程度也随之增强。在酸性条件下增强的氢键络合结构使其能够在酸性条件下稳定运行,将其应用于酸性渗透汽化脱水,表现出优异的性能。