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作为新型的液体混合物分离技术,渗透汽化过程的关键是发展高性能的渗透汽化膜。硅橡胶(PDMS,聚二甲基硅氧烷)膜作为一种优先透有机物的渗透汽化膜,在脱除水中少量挥发性有机物方面具有突出的技术优势和良好的应用前景,但其渗透汽化性能如渗透通量和选择性还不能满足实际应用的需要。为了进一步提高硅橡胶膜的渗透汽化性能,人们采用了各种物理和化学方法对PDMS膜进行改性,包括填充、接枝、共聚、共混、有机官能化等。而填充改性作为一种操作简单的物理改性方法倍受重视。本文通过PDMS与交联剂的缩聚反应制备了PDMS-PA复合膜,利用填充改性方法在PDMS-PA复合膜的PDMS皮层中引入纳米级疏水性白炭黑,制备了白炭黑填充量分别为5%、10%、15%、20%的PDMS-PA多层复合膜,并采用硅烷偶联剂对白炭黑进行改性,制备了改性白炭黑填充量为20%的PDMS-PA填充复合膜。通过扫描电镜(SEM)观察了所制复合膜的截面结构形态,并实验考察了不同温度下复合膜对乙醇/水溶液的渗透汽化分离性能。电镜照片显示,未填充的PDMS-PA复合膜中表面PDMS皮层稍稍侵入微孔中且和PA多孔支撑层的结合良好;在填充膜中,大部分白炭黑颗粒沉积在PDMS皮层与PA支持层近界面上,颗粒的团聚尺寸在100纳米左右,PDMS皮层和PA支撑层的结合不理想;采用硅烷偶联剂对白炭黑进行改性后,填充膜中的PDMS皮层与支撑层的结合牢固,比未改性时要好。渗透汽化实验研究发现,以PDMS皮层的质量为基准,填充少量疏水性白炭黑就能显著影响膜的渗透性能;PDMS-PA填充膜的渗透通量随着白炭黑含量的增加而增加,而选择性则随着填充剂含量的增加而有少许降低;比如,对填充20%白炭黑的PDMS-PA复合膜用质量分数5%的乙醇水溶液在40℃下进行渗透汽化评价实验,膜的渗透通量达到2400 g·m-2·h-1,比非填充的复合膜的渗透通量高1倍多;而分离因子为7,稍低于非填充复合膜的8.5。实验同时表明,填充膜和非填充膜的分离性能对温度和浓度变化的依赖关系一致。随着渗透汽化操作温度的升高,填充膜的总通量上升,分离因子却稍许下降。随着进料液中乙醇浓度的下降,乙醇水溶液的渗透通量呈现出下降趋势,但分离因子略有增加。在同样白炭黑填充量的条件下,硅烷偶联剂改性后的白炭黑填充膜的渗透通量和分离因子都比未改性时低。