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采用渗透汽化膜分离技术分离浓缩发酵液中低浓度的生物醇燃料,可以有效解决生物发酵过程产品抑制问题,同时有望降低生物醇分离过程的能耗,目前实现渗透汽化在该领域工业应用的核心是开发高通量高分离选择性的膜及膜材料。本研究采用浸没沉淀相转化法,通过改变致孔剂聚乙二醇(PEG)含量等制膜条件调控聚偏氟乙烯(PVDF)膜孔结构,并对其进行结构表征和渗透汽化分离乙醇/水。发现随铸膜液中PEG量的增加,分离因子和渗透通量均先增大后减小,分离因子最高可达5.2,通量为19.1kg/(m2·h),综合分离性能达到PDMS/陶瓷复合膜性能水平。以PVDF多孔膜为底膜,制备了十二苯基低聚倍半硅氧烷/聚二甲基硅氧烷(DPOSS/PDMS)填充型复合膜,对其进行表征发现D-POSS与PDMS结合紧密,随DPOSS填充量的增加,膜表面出现棒状颗粒物聚集体;加入D-POSS可以提高PDMS膜在高温区的热稳定性、膜的结晶熔融温度和结晶温度。对其进行渗透汽化分离有机物/水的研究,发现当D-POSS填充量为2.5wt%时对乙醇/水和丁醇/水的分离因子达到最大值,当D-POSS填充量为7.5wt%时复合膜对丙酮/水溶液达到最大值,乙醇/水溶液、丁醇/水溶液和丙酮/水溶液的分离因子和渗透通量分别可达9.5和530g/(m2·h)、29和470g/(m2·h)、24和600g/(m2·h)。随着操作温度的升高,乙醇/水的分离因子减小,渗透通量逐渐增大,丙酮/水的分离因子先增大后减小,渗透通量逐渐增大;随着料液浓度的增大,分离因子先增大后减小,渗透通量持续增大。合成了笼型八-[(三甲氧基硅基)乙基]低聚倍半硅氧烷(OPS),以其为交联剂制备了交联型OPS/PDMS杂化膜,对其进行结构表征发现低OPS含量膜表面平滑,无粒子团聚现象,随OPS含量增加,膜表面开始出现自聚粒子。将杂化膜用于渗透汽化分离不同有机物/水溶液,研究了铸膜液浓度、PDMS粘度和OPS含量对渗透汽化分离性能的影响。发现OPS的加入显著提高乙醇/水、甲醇/水和丙酮/水的分离因子,分离因子最高分别达到14.6,9.8和48,远高于相同测试条件下纯PDMS膜的分离因子8.1,8.5和37.3;随OPS含量增加,渗透通量基本呈增大趋势,杂化膜在多个分离体系中呈现反trade-off现象,为打破渗透通量-分离因子此消彼涨的相互制约瓶颈提供了新的研究思路。对于苯酚水溶液,分离因子随OPS含量的增加而下降,渗透通量明显升高,表明对于摩尔体积较大的有机物/水体系,OPS/PDMS杂化膜的适用性受到限制。