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燃料乙醇作为一种新型、无污染、可再生的清洁能源,具有良好的发展前景。乙醇的生产主要来源于发酵法,而从发酵液中提纯乙醇的传统工艺是一个能耗很高的过程。膜分离技术中的渗透蒸发与乙醇发酵过程可以进行耦合,对乙醇原位分离,这样既可以得到较高浓度的乙醇溶液,也能大大降低传统生产中后期蒸馏浓缩的能耗,提高燃料乙醇的经济性。 本课题组在前期研究中,采用羟基封端的PPO和氨丙基封端的PDMS直接共聚合成PDMS-b-PPO共聚物,由于分子量较大端基的反应基团活性较低,导致合成产物不够稳定,影响膜的分离性能。为了改善两种反应基团的活性,提高反应转化率,得到较稳定的PDMS-b-PPO共聚物。本论文分别采用 TDI、CDI和 AIBN作为交联剂合成嵌段共聚物,同时通过改变原料中PDMS和交联剂TDI的摩尔比,制备出五种不同的嵌段共聚物;进一步采用L-S法制备非对称膜并用于醇/水混合物的分离。渗透汽化结果显示,AIBN、CDI和 TDI交联合成的嵌段共聚物的非对称膜对乙醇均有优先透过性。综合三者的性能,TDI合成的嵌段共聚物的非对称膜分离性能较好,其分离因子和渗透通量分别为8.88和1333.6g/(m2·h)。 选取 TDI交联合成的嵌段共聚物,实验进一步考察了成膜条件和操作条件对膜渗透汽化性能的影响。实验结果表明,铸膜液中嵌段共聚物的质量分数为11%时,空气暴露时间为30s,膜下游侧压力为10KPa,料液流速为100rpm时,膜的渗透汽化性能最佳。 通过改变原料中PDMS和交联剂TDI的摩尔比,且在初级反应后增加二次反应,合成了较为稳定的五种嵌段共聚物;将此嵌段共聚物制备的非对称膜用于分离不同的醇/水体系,结果显示,膜的渗透通量有了显著提高。当PDMS:PPO:TDI为1.5:1:2时,渗透汽化性能最好,乙醇/水体系的分离因子为8.53,通量为3816.8g/(m2·h);2-丙醇/水体系的分离因子为13.54,通量为3650g/(m2·h):叔丁醇/水体系的分离因子为18.18,通量为3571g/(m2·h)。