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随着各国日益严格的环保法规的出台,开发高效、低能耗的非加氢脱硫技术是实现清洁油品生产的核心问题。渗透蒸发膜法脱硫技术是极具工业化应用前景的脱硫技术之一。开发高渗透性、高选择性、高稳定性的膜材料则是渗透蒸发法用于脱硫的重要需求。本研究以二维材料石墨烯纳米片(GNS)为填充物,分别以橡胶态高分子聚二甲基硅氧烷(PDMS)和半结晶态高分子聚醚共聚酰胺(Pebax 2533)为膜主体材料,通过物理共混法制备了杂化膜,并将其用于汽油脱硫。以克服trade-off效应、强化脱硫性能为目标,调控高分子主体与高分子-无机界面结构,实现杂化膜自由体积特性、结晶度优化;通过在石墨烯片层表面高效负载促进传递物质,实现促进传递机制的优化。在用于渗透蒸发脱硫过程中,以期实现较好的长期稳定性及分离性能。主要研究结果如下:1.通过将GNS引入PDMS高分子基质中制备了PDMS-GNS杂化膜。GNS的引入优化了高分子膜主体结构,提高了杂化膜的自由体积分数。GNS表面具有丰富的大π键,可与噻吩发生π-π相互作用,使噻吩沿GNS表面在PDMS-GNS界面区域快速传递。制备的PDMS-GNS杂化膜的渗透通量与富集因子分别为6.22 kg/(m2h)与3.58。与PDMS空白膜相比,在富集因子基本保持不变的前提下,通量提升了65.9%。2.通过将聚多巴胺/石墨烯纳米片(PDA/GNS)引入Pebax高分子基质中制备了Pebax-PDA/GNS杂化膜。多巴胺对氧化石墨烯还原修饰,优化了疏水性Pebax与GNS界面相容性。PDA/GNS的引入有效地降低了杂化膜结晶度,提高了自由体积分数,优化了Pebax膜主体结构。制备的Pebax-PDA/GNS杂化膜的渗透通量与富集因子分别为3.94 kg/(m2h)与7.73。3.利用多巴胺氧化还原和生物粘合的特点,在PDA/GNS表面负载Ag,生成粒径较小、分散较好、负载量较高的Ag@PDA/GNS颗粒,将其引入Pebax高分子基质制备了Pebax-Ag@PDA/GNS杂化膜。Ag@PDA/GNS颗粒的掺杂降低了杂化膜结晶度,优化了杂化膜自由体积性;由于银离子与噻吩之间较强的π-络合作用,促进了噻吩在高分子-无机界面区的快速传递。当Ag@PDA/GNS填充量为8 wt%时,杂化膜的溶胀度为12.9%,与Pebax空白膜(22.7%)相比降低了43.2%。在Ag@PDA/GNS填充量为6 wt%时,在硫含量为500 ppm,操作温度313 K,流速为40 L/h条件下,渗透通量与富集因子分别为4.42 kg/(m2h)与8.76。当操作温度上升到343 K时,渗透通量与富集因子分别达到为22.53 kg/(m2h)与6.07。