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渗透汽化技术对共沸或近沸混合物体系的分离具有显著的优越性,在石油化工、环境、生物、能源等领域具有广阔的应用前景。杂化膜兼有有机膜和无机膜的优点,受到极大的关注。本文采用微波法合成了亲水性SAPO-34分子筛,通过共混法和负载法分别制备了传统的共混型SAPO-34/聚乙烯醇(PVA)杂化膜和具有双层结构的负载型SAPO-34/PVA杂化膜。利用红外(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)及热重分析(TGA)等方法研究膜的结构、形态及稳定性。考察了不同原料液浓度、操作温度及热处理条件下杂化膜在甲醇(MeOH)/碳酸二甲酯(DMC)混合物中的渗透汽化性能。 对于共混型SAPO-34/PVA杂化膜,MeOH/DMC的渗透汽化结果表明:1)随着分子筛含量的增加,分离因子随之增大,当分子筛含量为40 wt%时,分离因子约为PVA纯膜的3倍。渗透通量随着分子筛含量的增加而先增大后趋于稳定。2)随着原料液中MeOH浓度由50 wt%增加到90 wt%,杂化膜的渗透通量增大,分离因子降低。3)操作温度在40℃-70℃区间内,随着温度升高,膜的渗透通量增大,分离因子降低。当温度高于70℃后,分离因子趋于稳定。4)在90℃下对杂化膜进行1h的热处理,分离因子增加2-3倍,而渗透通量则下降50%。 采用浸渍负载法制备负载型SAPO-34/PVA杂化膜,考察了浸渍方式及浸渍液浓度对负载型杂化膜微观结构和渗透汽化分离性能的影响,并研究了负载型杂化膜的正反两面分离性能及稳定性。从SEM表征可知,负载型杂化膜与共混型杂化膜相比具有较大的结构差异,负载型杂化膜包括表面分子筛层与高分子层双层结构。MeOH/DMC的渗透汽化结果表明:1)负载型杂化膜分离因子和渗透通量较PVA纯膜均有提高,且机械浸渍法制备的负载型杂化膜的性能比手动浸渍法的更为稳定。2)负载型杂化膜的分离因子随着浸渍液中SAPO-34分子筛含量的升高而增加,当浸渍液中SAPO-34分子筛含量达到0.5 wt%后杂化膜分离性能趋于稳定,其渗透汽化分离因子可达到PVA纯膜的3.5倍。3)随着原料中MeOH浓度的增大,负载型杂化膜的分离因子随之减小,通量增大。4)随着操作温度的升高,负载型杂化膜的通量明显增大,分离因子降低。5)负载型杂化膜正反两面的渗透汽化分离性能具有较为明显的差异性。