论文部分内容阅读
为丰富渗透汽化脱硫膜材料，本研究应用溶解度参数理论，分析得出聚醚共聚酰胺(PEBAX)用于制备脱硫膜具有可行性，并以聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜为支撑层，制备了PEBAX/PVDF脱硫复合膜。热重分析(TGA)和拉伸试验结果表明，PEBAX/PVDF具有理想的机械稳定性和热稳定性;扫描电镜(SEM)结果表明，膜表面光滑致密，分离层与支撑层结合紧密。利用模拟汽油（噻吩/正庚烷）对膜进行溶胀实验，结果显示:PEBAX均质膜的溶胀度随料液含硫量增加而增大，并在200 min时达到溶胀平衡;PEBAX/PVDF复合膜的溶胀度略高于PEBAX均质膜。渗透汽化实验考察PEBAX/PVDF复合膜的脱硫性能，结果显示:随料液温度增加，总渗透通量上升，分离因子下降;随料液含硫量增加，总渗透通量、噻吩通量以及正庚烷通量都增加，但分离因子下降。在30℃，料液含硫量1000μg·g-1时，效果最佳，分离因子为3.97，相应总渗透通量为2.82 kg·m-2·h-1。
为提高PEBAX膜渗透汽化脱硫性能，制备了活性炭填充PEBAX脱硫膜。FTIR、SEM、TGA及XRD分别表征了填充膜的结构、内部样貌、热稳定性及晶形结构。FTIR图谱可知，填充前后，PEBAX膜的结构没有发生变化;TGA分析结果显示，活性炭的填充有助于提高PEBAX膜的热稳定性;XRD图谱表明，活性炭的填充对PEBAX膜晶形结构没有影响;SEM观察到活性炭在膜表面没有出现裸露，均匀分散在PEBAX膜内，并且活性层与支撑层结合紧密。填充膜在溶液（正庚烷/噻吩）中的溶胀程度，随填充量增加，先增后减，在10％时达峰值。渗透汽化实验考察了活性炭填充量、料液温度及料液含硫量对膜脱硫性能的影响。实验结果显示，料液温度和含硫量升高，有助于提高总渗透通量，但降低分离因子;活性炭填充量的增加导致聚合物链段自由运动受限，自由体积分数降低，总渗透通量降低，分离因子受吸附和扩散的共同影响，先升高后下降，在填充量为10％时，达最大值4.69，相应总渗透通量为1.48 kg·m-2·h-1。
为提高PDMS膜在汽油中的稳定性，本研究采用超细CaCO3颗粒和纳米气相SiO2颗粒为填充材料，正硅酸乙酯为交联剂，附加交联法制备了PDMS填充膜。FTIR分析膜交联情况，对比发现填充前后交联官能团未发生变化;SEM结果表明无机颗粒均匀分散在聚合物中;拉伸实验结果表明两种无机填充剂都可有效提高膜机械性能;利用Flory-Rehner理论公式计算填充膜交联密度，以研究颗粒与聚合物的相互作用机理，及填充量对交联密度的影响;另外，研究了PDMS粘度及浓度、交联剂浓度、填充量、温度、噻吩含量对膜溶胀程度的影响。结果显示:膜溶胀度随交联剂浓度、填充量增大而减小，随PDMS粘度、温度及噻吩含量增大而增大，但与PDMS浓度关系不大。CaCO3填充膜综合性能优于SiO2填充膜。