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在食品、饮料的加工过程中,需要将产生香味的挥发性有机物分离出来,避免其在加工过程中损失变质,在加工完毕后再加入以保证产品的风味特性。在发酵制备生物燃料的过程中,需将发酵液中低浓度的丁醇分离出来,以降低产物抑制作用保证发酵连续进行。传统的分离方法有蒸馏法,萃取法,吸附法等,但这些方法存在能耗高、污染大、投资高、经济效益低等不足。渗透汽化是一种新型的膜分离技术,已被广泛应用于气体分离和液体分离领域当中,在分离低浓度,恒沸近沸体系等方面具有明显优势。合适的膜材料对改善渗透汽化过程的分离效果起到关键作用,因此研究主要集中于膜材料的制备与改性。有机-无机杂化膜因其同时具有高分子聚合物材料和无机材料的优点,越来越受到研究者的关注,但聚合物材料与无机材料间的相容性问题限制了杂化膜的广泛应用,因此改善杂化膜的相容性问题成为研究的重要内容之一。本文选择了两种两亲性材料,分别为聚醚嵌段共聚酰胺(PEBA)和聚氨酯(HTPB-PU),分别添加无机ZSM-5沸石粒子制备了有机-无机杂化膜,对膜的化学结构、形貌及稳定性等进行了表征,并研究了膜的溶胀性及其对水中低浓度有机物的分离性能。同时,为了改善无机粒子与高分子聚合物间的相容性,尝试对ZSM-5沸石粒子进行乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)偶联剂改性研究,将改性后的粒子添加到聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜中,制备了有机-无机杂化膜,对比研究无机粒子改性对杂化膜特性及渗透汽化性能的影响。通过本文的研究,得到以下结论:(1)制备了PEBA/ZSM-5和HTPB-PU/ZSM-5杂化膜,分别对水中乙酸乙酯和乙酸异丙酯体系进行了渗透汽化分离研究,结果表明:添加ZSM-5无机沸石粒子后,膜的热稳定性明显提高,疏水性能有所加强,沸石与膜的相容性较好,且随着添加量的增加,膜的溶胀度降低,分离因子先升后降。PEBA/ZSM-5杂化膜分离水中乙酸乙酯体系时,在30oC、料液浓度为1.63wt%的条件下,ZSM-5添加量为10wt%时,分离因子可达最高101.9,同时随着料液浓度及操作温度的上升,通量和分离因子都增加,在50oC、料液浓度为1.80wt%的条件下,PEBA/ZSM-5-10膜的分离因子可达185.5,而通量会随温度升高持续增加。HTPB-PU/ZSM-5杂化膜分离水中乙酸异丙酯体系时,在30oC、料液浓度为0.37wt%的条件下,ZSM-5添加量为20wt%时,分离因子达到较高值,同时随着料液浓度及操作温度的上升,通量和分离因子都增加。在60oC、料液浓度为0.39wt%的条件下,HTPB-PU/ZSM-5-20膜的分离因子及通量最高可达288.72和53.21g/m2h。(2)制备了VTES改性的ZSM-5沸石粒子,通过FT-IR,XRD和TGA对粒子进行表征,结果表明:ZSM-5沸石表面的-OH参与反应,与VTES上的乙氧基发生缩合反应,以化学键相连,改性前后ZSM-5粒子的晶型结构没有发生改变,改性仅在表面进行。(3)将ZSM-5沸石粒子和改性后的VTES-ZSM-5沸石粒子分别添加到PDMS聚合物当中,制得杂化膜,对丁醇水溶液进行渗透汽化分离研究,考察VTES改性、沸石添加量、料液浓度及操作温度对分离性能的影响,结果表明:添加VTES-ZSM-5粒子的PDMS/VTES-ZSM-5杂化膜对丁醇的分离效果优于PDMS/ZSM-5杂化膜,具有较高的分离因子,在30oC、料液浓度为1wt%的条件下,当VTES-ZSM-5粒子添加量为10wt%时,分离因子最高可达17.6。随着料液浓度的上升,分离因子呈下降趋势,而随着操作温度的上升,分离因子和通量都增加,在60oC、料液浓度为1wt%的条件下,PDMS/VTES-ZSM-5-10杂化膜对丁醇的分离因子和通量可分别达到22.4和139.8g/m2h。结果也可显示,尽管添加ZSM-5沸石粒子的分离性能不及VTES-ZSM-5粒子,但PDMS/ZSM-5杂化膜的分离性能仍优于纯PDMS膜,表明ZSM-5粒子有利于水中有机物的分离。