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渗透蒸发作为新型的分离技术,在有机混合物的分离方面显示出技术优势和良好的应用前景。渗透蒸发膜的性能决定了渗透蒸发过程的通量和分离因子,因而选择分离性能良好的膜材料是渗透蒸发研究的核心内容之一。甲基叔丁基醚(MTBE)作为最重要的汽油添加剂之一,在生产过程中会与甲醇形成共沸物,难以用普通精馏加以分离提纯。汽油中含硫有机物的存在使汽油燃烧产物中包含大量环境有害物质,需要将这些含硫化合物除去。本文分别以甲醇/MTBE混合物和模拟汽油—正辛烷/噻吩混合物作为分离物系,从溶解度参数理论入手确定了相应的膜材料。制备了醋酸纤维素(CA)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)共混膜渗透蒸发分离甲醇/MTBE混合物,获得了良好的分离效果。制备了二氧化硅填充聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜为活性层,聚砜(PS)超滤膜为支撑层的复合膜脱除模拟汽油中的噻吩,填充复合膜的分离性能比未填充的PDMS/PS复合膜有了明显改善。采用红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)、差示扫描量热(DSC)和机械性能测试等多种方法对膜的物理化学性质进行了表征。采用正电子湮没寿命谱仪(PALS)测试了均质和填充PDMS膜干态条件下的自由体积分数和自由体积孔穴半径。利用CA-PVP共混膜分离甲醇/MTBE混合物,考察了膜的吸附溶胀行为,膜组成、操作温度、原料液浓度和流速对渗透蒸发分离性能的影响。结果表明,对甲醇浓度为20 wt%的原料液,在313 K,流速50 L/h的条件下,PVP含量为15 wt%的共混膜渗透通量达到430 g/(m2h),分离因子达到411,综合性能最好。利用二氧化硅填充PDMS/PS复合膜脱除正辛烷/噻吩混合物中的少量噻吩,考察了二氧化硅填充量、操作温度、原料液浓度和流速对膜的吸附溶胀行为和渗透蒸发性能的影响。结果表明,二氧化硅填充量为1.0 wt%的PDMS/PS复合膜对噻吩含量为1300μg/g (ppm)的原料液,在303 K,流速40 L/h的条件下,通量为2.08 kg/(m2h),富硫因子为4.69,综合分离性能最佳。