本论文以吡啶的Chichibabin法合成产物为研究对象,通过渗透汽化法分离了吡啶/水混合物以及通过羟甲基化法分离了3-甲基吡啶/4-甲基吡啶混合物。本文立足开发和推进新的分离技术,较之传统的萃取、特殊精馏法能大大降低能耗,减少环境污染,降低吡啶及其衍生物的价格,促进我国吡啶工业绿色化生产进程。　　 对于吡啶-水体系:　　 本文自制了吡啶优先透过的聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜和水优先透过的聚乙烯醇/聚丙烯腈(PVA/PAN)共混膜、醋酸纤维素/聚丙烯腈(CA/PAN)共混膜。用扫描电镜SEM、红外光谱FTIR、X射线能谱等方法对PDMS膜、PVA/PAN共混膜和CA/PAN共混膜的结构进行了表征。表征结果表明:PDMS膜断面满布沟壑折皱及突起物;PVA/PAN共混膜由微球组成且膜断面上部分微球比膜断面下部分微球体积更大、排列更加疏松,并呈渐变趋势,PVA和PAN在膜中分布均匀;CA/PAN共混膜也由微球组成,经纯吡啶浸泡后CA/PAN共混膜膜仍为致密膜但膜内部变得疏松,当经过NaOH溶液浸泡后膜内部变得紧密。　　 考察了PDMS膜和PVA/PAN膜的溶解吸附平衡。对于PDMS膜,溶胀度随着浸泡液中吡啶浓度的增加而增加,且随着温度升高溶胀度变大;对于PVA/PAN共混膜,溶胀度随温度升高而增加,同时溶胀度随PVA量增加而增加,且PVA量增加时溶胀度随温度升高趋势变大。　　 通过渗透汽化实验考察了料液浓度、料液温度和膜下游表压等操作条件对膜渗透汽化性能的影响。实验结果表明:随着优先透过组分浓度的增加,分离因子逐渐降低,但优先透过组分的渗透通量快速增加,同时另一组分渗透通量也略微增加;操作温度的升高使得三种膜的分离因子下降,渗透通量变大;膜下游表压增大时,PDMS膜在55mmHg时渗透通量和分离因子最高,而PVA/PAN共混膜和CA/PAN共混膜吡啶的渗透通量和水的渗透通量减小,分离因子变大。　　 考察了超声协同作用对PDMS膜和PVA/PAN共混膜膜渗透汽化性能的影响,结果表明超声协同作用能增大吡啶和水的渗透通量,且料液中吡啶浓度的升高、操作温度的降低和膜下游表压的升高都使得渗透通量的超声强化率变大,但对于分离因子影响较小。　　 对于PDMS膜,操作温度318K、下游侧压强55mmHg、膜厚150/m条件下,2wt％的低浓度吡啶水溶液渗透通量为108g·m-2·h-1,分离因子为75.2,有超声作用时,该膜的渗透通量最大提高13.1%,分离因子最大提高3.6%。对于PVA/PAN共混膜,操作温度298K、下游侧压强30mmHg、PAN与PVA质量比为8:2条件下,99wt.%的吡啶水溶液渗透通量为450g·m-2·h-1,分离因子为77,有超声作用时,该膜的渗透通量提高到597g·m-2·h-1;对于CA/PAN共混膜,操作温度323K、下游侧压强20mmHg条件下,95wt.%的吡啶水溶液渗透通量为173g·m-2·h-1,分离因子为56,经15wt.%NaOH溶液改性40min后,渗透通量为72g·m-2·h-1,分离因子为139。　　 利用错流模型对PDMS膜和PVA/PAN共混膜进行了数学模拟,计算结果表明:对于PDMS膜,超声协同作用能增大渗余物流量和减小所需膜面积。进料中水含量越大,渗余物流量增大的越明显,膜面积减少率越小;而分离后渗余物的水含量对产物流量超声变化率影响可以忽略,但膜面积减少率随分离纯度要求增大而降低。对于水含量95wt.%的进料,渗余物中水含量为99.99wt.%时,渗余物流量为459415g·h-1,膜面积为363m2。通过超声协同作用,达到同样分离效果时渗余物流量为459920g·h-1,膜面积为331m2,所需膜面积减少8.8%;对于PVA/PAN共混膜,超声协同作用能减小产物流量和减小所需膜面积。进料中吡啶越多,产物流量减小的越少,膜面积减少率越大;而分离后产物的纯度越高,产物流量减小的越少,膜面积减少率越大。对于吡啶浓度59wt.%的进料,产物中吡啶浓度为99.99wt.%时,产物流量为238266g·h-1,膜面积为245m2。通过超声协同作用,达到同样分离效果时产物流量为237698g·h-1,膜面积为194m2,所需膜面积减少20.8%。　　 对于3-甲基吡啶-4-甲基吡啶体系:　　 本文利用羟甲基化方法在水热反应釜密闭体系内对3-甲基吡啶与4-甲基吡啶同分异构体进行了分离提纯,分别考察了催化剂种类、反应温度和反应时间对分离效果影响。实验结果表明:反应温度大于423K时催化剂种类的影响可以忽略;碱性催化剂反应平衡时间大于酸性催化剂,且酸性催化剂反应平衡时间随pKa值增大而变大。对于100mL甲基吡啶的混合物(含3-甲基吡啶72.49wt.%,4-甲基吡啶27.51wt.%),获得医药工业上需要的99.5wt.%高纯度3-甲基吡啶最佳分离条件为:多聚甲醛物质的量3倍于4-甲基吡啶物质的量,催化剂为苯甲酸,反应温度443K,反应时间10min。