PEBAX复合膜分离水中多元有机物的滲透汽化性能研究

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为了缓解印刷行业废水对环境的污染,本研究针对转印行业产生的有机废水为研究对象,利用渗透汽化分离其中乙醇、丁酮、异丙醇及丙二醇甲醚。选用聚醚共聚乙酰胺(PEBAX)作为分离膜材料,制备了PEBAX/PAN复合膜;还分别采用经过十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性膨润土和疏水气相纳米二氧化硅(Si02)作为填充剂,制备填充型复合膜。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及红外光谱(FTIR)对膜的形貌及结构进行了表征,由SEM看出颗粒在膜中分散均匀,没有发生明显团聚现象,复合膜的分离层与支撑层结合良好;XRD和FTIR分析结果表明:填充剂颗粒在膜内与聚合物只是物理混合,没有改变聚合物的结构。乙醇/水、丁酮/水、异丙醇/水、丙二醇甲醚/水二元体系及四元有机物与水组成的五元混合体系的溶胀实验,显示膜对乙醇、丁酮、异丙醇具有良好的溶胀能力;此外,溶胀实验结果还显示:膜的溶胀度与填充量有关,研究还考察了温度对溶胀度的影响,结果所有膜的溶胀度都随着温度的升高而增大。通过渗透汽化实验,考察膜的分离性能,结果表明:填充剂的添加,改善了对膜的渗透汽化分离性能。CTAB改性膨润土填充量为15 wt%时,效果最佳,而且膜对丁酮的分离效果最好,分离因子和渗透通量分别为28.5和2.79kg·m-2·h-1。n-SiO2填加量为0.12wt%的渗透汽化分离性能最好,同样也是对丁酮的效果最佳,分离因子和渗透通量分别为39.4和3.28 kg·m-2·h-1。研究还对四种有机物/水的五元混合物进行了渗透汽化分离性能探讨,由于有机物之间的相互作用,分离效果不如单组分有机物/水,最大的富集因子3.02、渗透通量10.9 kg·m-2·h-1。利用上述复合膜和填充型复合膜渗透汽化分离水中多元有机物,结果表明:膜对乙醇、丁酮和异丙醇都有很好的分离性能,但丙二醇甲醚的分离效果不理想;纳米n-SiO2填充型复合膜的效果优于CTAB改性膨润土填充型复合膜。
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