滲透氣化優(yōu)先透醇分離膜

:第20卷第9期化學(xué)進(jìn)展Vol.20 No.92008年9月PROGRESS IN CHEMISTRYSep., 2008滲透氣化優(yōu)先透醇分離膜*展俠李繼定**黃軍其陳翠仙(清華大學(xué)化學(xué)工程系膜技術(shù)工程研究中心北 京100084)摘要20世紀70年代的能源危機促使了人們對可再生能源-發(fā)酵法制備乙醇與節能分離工藝的探索。滲透氣化膜分離技術(shù)作為一種新興的膜分離技術(shù),具有分離效率高、低能耗、易于和發(fā)酵裝置耦合、易于與其它分離方法聯(lián)用等顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn),特別適用于乙醇/水等恒沸混合物體系的分離。本文簡(jiǎn)要介紹了滲透氣化優(yōu)先透醇膜的研究背景，總結并分析了用于指導膜材料選擇的理論,詳細介紹了用于制備優(yōu)先透醇膜的含硅聚合物、含氟聚合物、有機/無(wú)機復合膜材料以及其他聚合物膜材料的的結構特點(diǎn)、改性方法及膜材料分子結構與滲透氣化性能間的關(guān)系,將不同膜材料對乙醇/水的滲透氣化分離性能進(jìn)行了總結比較,在此基礎上總結了目前滲透氣化乙醇/水分離膜存在的問(wèn)題,并對其未來(lái)的研究方向和發(fā)展前最進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞滲透氣化 乙醇1水混合物膜材料分離性能中圖分類(lèi)號: TB383; TQ028.8文獻標識碼: A文章編 號: 1005-281X(2008)09-1416-11Ethanol Perm-Selective Membranes by PervaporationZhan Xia Li jiding°" Huang Junqi Chen Cuixian(Membrane Technology & Engineering Research Center, Department of Chemical Engineering,Tsinghua University, Beijing 100084, China)Abstract The production of renewable ethanol biofuel from fermentation process as well 8 the investigation ofenergysaving separation technics is advanced by the energy crisis in 19708. As a rising membrane separation technology,pervaporation(PV) is espeially attractive in the separation of azeotropic mixtures such as ethanol/water mixtures due tohigh separation eficiency, low energy consumption, integration of pervaponation with fermentor and synergy of performingpervaporation and other separation methods etc. A brief introduction of investigation background of ethanol perm-selectivemembrane by pervaporation is given in this paper. Theories used for the selection of ethanol perm-selective membranematerials are summarized and analyzed. And the structure characteristics, modification methods and PV performance ofethanol perm-selective membrane materials ( such 88 silicon-containing polymers, fluorine-containing polymers, organiclinorganic composite membrane materials and other polymers etc . ) with separation priorities are presented in detail. Therelationship between the stnucture characteristics of PV membrane materials and their separation performance is discussedin detail. The pervaporation performance of various ethanol perm-selective membranes is summarized and compared.Problems existed in PV membrane for ethano/waler separation is proposed based on discussion above. And the foresightof development and investigation of ethanol perm-selective PV membrane is also brought forward.Key words pervaporation; ethanol/ water mixtures; membrane naterials; separation performance收稿: 2007年10月，收修改稿: 2007年11月#國家重點(diǎn)基礎研究發(fā)展計劃(973)項目(No. 2003CB615701).國家自然科學(xué)基金項目(No. 20576059, No. 20676067, No.20736003).中石化科技開(kāi)發(fā)研究基金(No. X505002)和中石油風(fēng)險創(chuàng )新基金(No.05051143)資助告+通訊聯(lián)系人amil:ljding@ mail.tinghua. edu.cn第9期展俠等滲透氣化優(yōu)先透醇分離膜●1417●首先提出,定義為內聚能密度的平方根,它可以表征1引言分子間的作用力的大小。作為膜材料選擇性的初步隨著(zhù)全球能源危機和環(huán)境危機的到來(lái),迫使人評估,采用溶解度參數理論對膜材料進(jìn)行選擇是非們尋求新能源來(lái)代替石油等不可再生能源。其中生常簡(jiǎn)便有效的。物乙醇燃料(alcohol biofuel)作為一種清潔能源,不僅除了以上常用的3種膜材料選撣理論和預測方污染較低，且是一種可再生能源,引起世界各國的廣法以外,還有表面熱力學(xué)法、液相色譜法、接觸角法、泛關(guān)注。目前,歐美和日本等發(fā)達國家已經(jīng)不同程定性親憎水理論和極性參數等方法。度地將生物乙醇代替部分石油，并致力于大規模生結合膜材料的各種選擇理論和表1中乙醇、水產(chǎn)生物乙醇燃料以緩解能源危機。的溶解度參數等物理量進(jìn)行分析可知:乙醇分子的.在生物發(fā)酵制備乙醇過(guò)程中,隨著(zhù)發(fā)酵液中乙極性與水分子相比較弱,其溶解度參數及各分量均醇濃度的增大(5wt%- -8wt%), 微生物發(fā)酵菌中毒較低,且動(dòng)力學(xué)半徑較大,因此呈非極性或弱極性、失效,對生成乙醇的發(fā)酵反應有強烈抑制作用",用溶解度參數較小表面能低、疏水性強、自由體積較滲透氣化膜分離技術(shù)就地將發(fā)酵液中的乙醇分離出大、滲透性較好的聚合物材料,與乙醇分子間的相互來(lái),可以避免乙醇對反應的抑制作用,提高發(fā)酵罐的作用力較大,與乙醇的相溶性較好,對乙醇的優(yōu)先吸生產(chǎn)能力,并可獲得高濃度乙醇。滲透氣化附溶解性較好,均有可能用作滲透氣化優(yōu)先透醇分(pervaporation)作為膜分離技術(shù)的-一個(gè)新的分支,在離膜材料。用于液體混合物的分離時(shí),突出優(yōu)點(diǎn)是不受氣-液平表1乙醇、水的溶解度參敷 8(] cm~切)、分子動(dòng)力學(xué)半徑.衡的限制,特別適用于普通精餾難于分離或不能分和摩爾體積離的近沸、恒沸混合物分離體系(如乙醇/水體系);Table 1 The solubility parumeter, kinetic diameter and molar同時(shí)還可在工業(yè)生產(chǎn)中與化學(xué)反應耦合,將反應生volume of ethanol and water成物不斷脫除,使轉化率明顯提高。對于特定的待solventkinetic diametermolar volume分離體系,膜材料的性質(zhì)是決定滲透氣化分離性能(nm)(cm’/mol)的主要因素,以下就目前滲透氣化優(yōu)先透醇膜材料ethanol26.60.52water47.0.3718.0的研究進(jìn)展做詳細介紹。目前,人們在這些膜材料選擇理論的指導下,對2滲透氣化優(yōu)先透 醇膜材料已有的聚合物材料進(jìn)行篩選,用作優(yōu)先透醇膜材料,由于大多數高分子膜材料對水具有選擇擴散如以聚二甲基硅氧烷和聚三甲基硅丙炔為代表的含性,如聚乙烯醇、聚丙烯酸、磺化聚乙烯、醋酸纖維硅聚合物材料、含氟聚合物材料等。在此基礎上,通素、殼聚糖和Nafion陽(yáng)離子交換膜等[21,因而得到的過(guò)交聯(lián)、接枝共聚、嵌段共聚、互穿網(wǎng)絡(luò )、表面改性、膜表現出親水性,而優(yōu)先透醇膜材料種類(lèi)較少,且分等離子體接枝和有機/無(wú)機復合等手段,進(jìn)一步提高離系數較低,因此優(yōu)先透醇膜材料的選擇至關(guān)重要。已有聚合物膜材料對乙醇的優(yōu)先選擇性。并且隨著(zhù)2.1優(yōu)先透醇膜材料 的選擇高分子物理和高分子化學(xué)的不斷進(jìn)步,人們不斷根目前,用來(lái)指導滲遁氣化膜材料選擇的理論主據滲透氣化優(yōu)先透醇技術(shù)對膜材料的基本要求,經(jīng)要有以下3種。過(guò)分子設計材料設計和膜結構設計,合成許多結構(1)極性相似和溶劑化原則。指極性聚合物與新穎、分離性能較好的聚合物材料和膜結構。如極性溶劑互溶,非極性聚合物與非極性溶劑互溶。Chang等[')制備的含磷酸酯基的硅橡膠聚合物與聚這種方法簡(jiǎn)便易行,在不是十分嚴格的條件下經(jīng)常偏氟乙烯交替排列的多層復合膜,其對乙醇的分離被采用。因子高達31 ,而滲透通量也高達0.9kg/m'h,是迄今(2)loy-Huggis相互作用參數。更值表為止所報道滲透氣化綜合分離性能最好的一- 種聚合征將一個(gè)小分子溶劑置于聚合物中所引起的能量變物分離膜。以下對近些年來(lái)滲透氣化優(yōu)先透醇分離化,業(yè)值越小，表明該體系互溶性越好。這種方法膜材料的研究進(jìn)展進(jìn)行介紹。的參數測定復雜,且受溫度和聚合物濃度影響,但準2.2含 硅類(lèi)聚合物材料(silicon-containing polymers)確性較高。(1)聚二甲基硅氧烷( polydimetyliloxane,(3)溶解度參數原則。溶解度參數由HildebrandPDMS)化學(xué)進(jìn)展第20卷聚二甲基硅氧烷是一種典型的對醇具有優(yōu)先選Takegami等[0]對乙烯基封端的PDMS進(jìn)行交擇透過(guò)性的聚合物材料,也是目前人們研究最多的聯(lián),發(fā)現隨著(zhù)交聯(lián)密度的增大,得到的聚合物材料網(wǎng)優(yōu)先透醇膜材料之一。但是其自身成膜性、機械性絡(luò )結構更為緊湊,聚合物內自由體積減小,小分子在能和選擇性較差,在已有報道中“純" PDMS膜對于聚合物內的擴散速率下降。由于乙醇分子的體積乙醇/水體系的分離因子在4.4- - 10.8之間')。分離(分子半徑0.52 nm)比水分子的體積(分子半徑因子范圍較寬是由一系列因索造成的,其中包括:聚0.37nm)要大一些,交聯(lián)密度的增加引起的乙醇分子合時(shí)初始原料的不同、刮膜方法的不同.交聯(lián)程度的擴散速率的降低比水分子擴散速率的降低要大得差異、選擇層厚度、多孔支撐層(復合膜)以及測試條多。因此當交聯(lián)鏈鏈長(cháng)減小時(shí)(交聯(lián)鏈長(cháng)少于50個(gè)件的差異等。二甲基硅氧烷結構單元),其分離因子減小，總滲透未交聯(lián)的PDMS聚合物對于乙醇的親和性很通量減小;當交聯(lián)鏈鏈長(cháng)達到50個(gè)結構單元以上強,易導致其高度溶脹,增大了膜內聚合物自由體時(shí),在40C進(jìn)料液濃度為16.5wt%時(shí)，分離因子基積，使得體積較小的水分子較容易通過(guò),從而大大降本恒定,達到8.0,滲透通量隨著(zhù)交聯(lián)鏈長(cháng)的增大而低了分離因子。目前,人們通過(guò)PDMS自身交聯(lián)或增加。與其它具有良好成膜性能的聚合物(如聚碳酸酯(6)、Ilhihara等1"1將帶有乙酰硅烷基團的二甲基硅聚砜、聚4_羥基苯乙烯等7)進(jìn)行接枝、嵌段共聚、共氧烷低聚物進(jìn)行交聯(lián)得到的PDMS膜,在30C進(jìn)料混或形成互穿網(wǎng)絡(luò ),以改善其成膜性和分離性能。液濃度為8wt%時(shí),其分離因子為10.8,滲透通 量達對PDMS膜進(jìn)行交聯(lián),可以有效地改善膜的穩到0.0251kg/m'h,這在有關(guān)純PDMS膜報道中,對乙定性,并且交聯(lián)密度對膜分離性能有著(zhù)顯著(zhù)的影響,醇的分離因子最高。其中PDMS的主要交聯(lián)方式有以下幾種I0.9) ,如圖1為了進(jìn)一步提高PDMS膜對乙醇的選擇性,人所示。們從聚合物自由體積理論、極性相似原理出發(fā),合成出一系列對乙醇具有良好選擇性的新材料。Nagase .SrOH等1213)分別以聚苯基丙炔(PPP)和聚三甲基硅丙炔:HgCHaa)(PTMSP)為主鏈,PDMS為支鏈合成出的共聚物制Chs膜,使得PDMS對乙醇的優(yōu)先選擇性大大提高(圖2)。以PPP為主鏈,PDMS為支鏈,當PDMS含量為79mol%時(shí),30C進(jìn)料液濃度為7wt%時(shí),可以將乙醇H3CH濃縮至75wt%,其分離因子達到40,滲透通量為HsC CHb)0.019 kg/m'h。他們發(fā)現即使PDMS 的含量高達CH379mol%時(shí),水、純乙醇或乙醇/水混合物均不能使.PPP/PDMS接枝共聚物膜溶脹;且當PDMS在共聚物( CH中的含量--定時(shí),進(jìn)料液乙醇濃度的變化對水的滲透通量影響甚微,而隨著(zhù)進(jìn)料液中乙醇濃度的增加，乙醇的滲透通量逐漸增加,造成總滲透通量隨著(zhù)乙CHzCHpO-S-OCHzCHs- I?心醇濃度的增加而增大;且PPP/PDMS膜厚度在30-OCH2CH3200μm范圍內時(shí)，膜厚對乙醇、水的滲透通量影響●+ 4CH-CH2OH不大。以PTMSP為主鏈,PDMS為支鏈，當PDMS含量圍1PDMS交聯(lián)反應方程式;(a)PDMS和聚甲基氫基硅為12mol%時(shí),共聚物膜對乙醇的選擇性達到最佳,氧烷(PMHS)反應;(b)乙烯基封端PDMS和PMHS反應;30C進(jìn)料液濃度為7wt%時(shí),可以將乙醇濃縮至70wt%,其分離因子達到28.3,其滲透通量為(c)正硅酸乙酯交聯(lián)PDMsI*.10.082kg/m'h。Fhg. 1 Curing proceo of polydimethylsiloxane: (a) PDMScroeslinked with PMHS;(b) PDMS terminated with vinyl group以對醇無(wú)親和性的剛性聚合物(PTMSP、PPP)為croelinked with PMHS; (c) PDMS coelinked with tetnethyl主鏈的PDMS接枝共聚物膜,對乙醇均具有較好選ortoilcatelt.sl擇性。這是由于剛性主鏈對于PDMS的溶脹起到有第9期展俠等滲透氣化優(yōu)先透醇分離膜aqucous ethanol solubonCHs-0)-SiMessolublityCHg.PDMS-H2Cts- 0)-SiMestusivitySiMe3 SiM3CHyPStPTMSPg PDMS copolymerPPP oPDMS c∞poymer圈2 PTMSP-g-PDMS 和PP_g-PDMS接枝共聚物結構.圈3 PSI-PDMS互穿網(wǎng)絡(luò )聚合物膜微相分離結構與乙醇式(12.1)水溶液滲透氣化傳質(zhì)機理間關(guān)系示意圖(5])Fg.2 The chemical structure of PTMSP-g-PDMS and PP-g-Fig.3 Tentative ilutration on the relationship between thePDMS copolyern[12.21microphase seperated structure of the PDMS/PSt INP mem-brane and the permselevtity for an equeous solutin't]效的抑制作用，從而有效避免了乙醇對PDMS的溶脹作用而導致的分離因子的下降;另一方面,雖然剛子高達16.3,滲透通量為0.016kg/m2ho性主鏈對醇無(wú)親和性,但剛性主鏈使得聚合物內自均質(zhì)膜的通量一般比較小，可以用來(lái)初選膜材由體積較大,有利于乙醇分子的擴散,并且由于接枝料,但工業(yè)應用價(jià)值不大,因此人們轉向復合膜的制共聚物支鏈PDMS具有很好的親醇性和較強的憎水備研究。Mori等[17] 將聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜作性,所以得到的膜材料對乙醇的優(yōu)先選擇性較好。為底膜，以PDMS為選擇層,得到的復合膜在66C進(jìn)除了共聚改性外,人們也開(kāi)始將互穿網(wǎng)絡(luò )聚合料液濃度為1.5wt%時(shí),其分離因子達到14,滲透通物用于優(yōu)先透醇膜材料,來(lái)改善單一含硅聚合物材量高達1.53 kg/m'h。U等[8]以醋酸纖維素為支撐料的不足。Liang 等(4]制備了以聚醚砜多孔底膜為層制備出PDMS復合膜,對于乙醇/水混合體系,分支撐層,以聚二甲基硅氧烷-聚苯乙烯(PDMS-PS)互離因子達到8.0的基礎上,滲透通量高達1.3kg/m'h。穿網(wǎng)絡(luò )為選擇層的復合膜,發(fā)現當進(jìn)料液乙醇濃度他們先將醋酸纖維素支撐層進(jìn)行了預潤濕處理，由.在較低范圍內時(shí),復合膜為優(yōu)先透醇膜,而乙醇濃度于毛細管作用使得支撐層表面覆蓋一層水分子,當.較高時(shí),為優(yōu)先脫水膜。這種轉變可能是由于乙醇PDMS與支撐層進(jìn)行復合時(shí)，由于水分子的表面覆濃度升高,醇羥基使得憎水性膜表面轉變?yōu)橛H水性,蓋,- -定程度上阻礙了PDMS進(jìn)入支撐層的微孔,從增加了膜表面對水分子的吸附造成的。當互穿網(wǎng)絡(luò )而減小了復合膜的傳質(zhì)阻力,增大了滲透通量;另一聚合物中PDMS含量為60wt%時(shí)，進(jìn)料液乙醇濃度方面，由于醋酸纖維素中的羥基氫和PDMS中的氧為10wt%,溫度為60C,其分離因子和滲透通量分易于形成氫鍵,使得支撐層和皮層間的結合非常牢別為5.5和0.16 kg/m'h。Miyata 等)采用本體聚合固,也使得滲透通量較大。的方法制備了聚二甲基硅氧烷~聚苯乙烯( PDMS-(2)聚三甲基硅丙炔( PTMSP)PSt)互穿網(wǎng)絡(luò )聚合物,并制成100 μm的均質(zhì)膜,發(fā)自從Masuda等[19]以過(guò)渡金屬鹵化物為催化劑現聚合物呈微相分離結構,聚苯乙烯分散相嵌人到對PTMSP的合成進(jìn)行了深人研究后,PTMSP聚合物聚二甲基硅氧烷連續相中,并且提出了該微相分離的優(yōu)異性能和在膜分離方面的應用得到了人們的廣結構與滲透氣化傳質(zhì)機理間有著(zhù)密切的關(guān)系(如圖泛的重視。PTMSP 由于其具有較高的分子量,可以3所示)。當PDMS含量超過(guò)40wt%時(shí),膜對乙醇的制備超薄的分離膜;雖然PTMSP在應用條件下呈玻滲透氣化分離效果與PDMS均質(zhì)膜類(lèi)似，但機械性璃態(tài),但基于PTMSP聚合物具有較大的自由體積和能得到提高。對某些氣體和醇類(lèi)的優(yōu)先選擇透過(guò)性,使其在氣體由于膜的表面性質(zhì)是影響對乙醇的優(yōu)先選擇性分離、滲透氣化和蒸氣滲透等應用過(guò)程中有著(zhù)非常的重要因素之一,因此對膜表面進(jìn)行改性也成為研誘人的應用前景[)。究的熱點(diǎn)之- - ,其中最重要的一種表面改性方法即在已有報道中,PTMSP應用于乙醇/水混合體系等離子體接枝改性。Kshiwagi 等(*6) 采用十八烷基的分離,對乙醇的分離因子在9- -26'51 范圍內,對二乙氧基甲基硅烷對PDMS膜進(jìn)行等離子體接枝改PTMSP的研究主要集中于發(fā)酵液中副產(chǎn)物對其滲透性,由于烷基長(cháng)鏈結構增強了膜表面對乙醇的優(yōu)先氣化分離性能的影響和PTMSP膜的滲透氣化性能選擇性,所以經(jīng)等離子體接枝后膜對乙醇的分離因的穩定性?！?420化學(xué)進(jìn)展第20卷Volkov等[2]1采用3種不同的催化體系(TaCl,/n-PTMSP膜對乙醇/水的滲透氣化分離性能最佳，在BuLi ,TaCl,/AI( i-Bu),和NbCl, )制備PTMSP,制膜后50C進(jìn)料液濃度為6wt%時(shí),其分離因子為17.6,滲.對發(fā)酵液中乙醇/水進(jìn)行分離，發(fā)現得到的PTMSP .透通量為0.472 kg/m'ho膜對乙醇的分離因子均在15以上。其中以TaCl,/n-BuLi為催化體系得到的PTMSP膜分離性能易受ch. CHs SH-SMoR發(fā)酵液中的酸性物質(zhì)影響而下降，而以TaCl,/Al(i-SiMesSiMes SiMe3Bu),或NbCl,為催化體系得到的PTMSP膜具有更穩R= HH2CH-CHs (nm0-17)定的滲透氣化分離性能，得到的PTMSP膜,在30C進(jìn)料液濃度為6w%時(shí).膜厚在14- -43pμm 范圍內,其圖4烷基氯硅烷對PTMSP的修飾化學(xué)反應方程式刃)分離因子達到15.1-19.9, 滲透通量為0.44-Fg.4 Synthetic scheme of the preparation of tialylailylatedPTMSPs by using polymer reacionf0.34kg/m'h.Schmidt等["!研究了PTMSP 膜對于發(fā)酵液中酸2.3含 氟類(lèi)聚合物(fuoro-containing polymers)性物質(zhì)對乙醇/水分離的影響，發(fā)現對于純乙醇/水基于含氟原子具有良好的憎水性,研究者合成混合物體系，當30C進(jìn)料液濃度為6wt%時(shí),PTMSP出大量主鏈或側鏈含氟的聚合物作為優(yōu)先透醇膜材膜對乙醇的分離因子高達22.9,但對于發(fā)酵液體系料,得到的膜對乙醇優(yōu)先選擇性較好。的分離,其分離選擇性有所下降。Fadeev 等(21的研Ilshihara等(["在厚度為100um 的PDMS膜基礎究也得到了類(lèi)似的結果,并發(fā)現PTMSP膜對于發(fā)酵;上,涂覆一層苯乙烯(St)_氟代烷基丙烯酸酯(FAA)液體系分離性能的下降是由于PTMSP聚合物內部接枝共聚物薄層,厚度為20um。當改變接枝共聚物自由體積較大，易被發(fā)酵液中難揮發(fā)副產(chǎn)物污染造中FAA種類(lèi)時(shí),發(fā)現FAA中氟代烷基鏈越長(cháng),取代成的;對于易揮發(fā)有機物的水溶液體系的分離，的氟原子個(gè)數越多,接枝共聚物疏水性越強,對乙醇PTMSP膜未發(fā)現明顯的分離性能的下降。的優(yōu)先選擇性提高。當FAA由TFEA到HdFDA時(shí)Gonzlez-Velasco等[21] 發(fā)現PTMSP膜其初始分(如圖5),共聚物膜對乙醇的分離因子由16.3增加離因子a為10.7左右([E:OH]= 10w%),但是隨著(zhù)至45.9([EtOH]= 8wt%,t=30C)。在30C進(jìn)料液分離時(shí)間的延長(cháng),PTMSP膜的分離因子逐步下降,當濃度為8wt%時(shí),最佳的復合膜其分離因子高達.達到450 h后其分離因子逐漸降至8左右。Baker45.9,滲透通量為0.005kg/m'h。他們發(fā)現乙醇和水等[3)對PTMSP膜滲透氣化分離性能的穩定性研究在PDMS膜表面的接觸角分別為108°和低于259,而中也發(fā)現了類(lèi)似的結果。當60C進(jìn)料液濃度為在PSt-HdFDA接枝共聚物膜表面的接觸角為115°和6wt%時(shí),PTMSP膜對乙醇的分離因子在150 h過(guò)程54%。兩種膜表面的憎水性相差不大,但是PDMS對中由26逐漸下降至10,這可能是由于在長(cháng)時(shí)間分離于乙醇的親和性較強,易被乙醇水溶液溶脹而引起過(guò)程中,乙醇對PTMSP膜的溶脹作用造成的。目前.水分子滲透通量的增大,從而分離因子較低,而苯乙人們通過(guò)對其進(jìn)行交聯(lián)測或采用憎水性無(wú)機物進(jìn)烯~氟代烷基丙烯酸酯接枝共聚物膜對乙醇親和性行填充來(lái)提高PTMSP的耐溶脹性,有望進(jìn)-步改善較PDMS弱一些,因此可以有效抑制溶脹.而憎水性該材料在脫醇方面的應用前景?？梢躁靶λ肿拥奈?兩方面的共同作用使得為了進(jìn)一步提高PTMSP膜對乙醇/水混合物的接枝共聚物膜對乙醇的優(yōu)先選擇性較高。滲透氣化分離性能,人們對PTMSP聚合物進(jìn)行化學(xué)方均等“)采用浸沒(méi)沉淀相轉化法制備了聚偏修飾。如前述的Nagase等叫用PDMS接枝PTMSP氟乙烯不對稱(chēng)膜,對濃度為0.1wt%- -20wt%范圍內得到了很好的分離性能。Nagase 等|21 用烷基氯硅乙醇/水混合物的滲透氣化分離性能進(jìn)行了研究,取烷對PTMSP進(jìn)行烷基化修飾(如圖4),發(fā)現適當引得了較好的效果。在60C進(jìn)料液濃度為0.l0wt%人烷基(甲基,乙基、丙基、丁基、己基、辛基和十二烷時(shí),其分離因子為13.1,滲透通量為1. 125kg/m'h?；?氯硅烷修飾的PTMSP膜其分離性能較PTMSP膜含氟聚合物一般合成成本較高,基于膜表面性有較大提高,而過(guò)度引人鏈長(cháng)較長(cháng)的烷基(如辛基、質(zhì)是影響滲透氣化膜分離性能的重要因素之一，研十二烷基等)則會(huì )引起PTMSP分離性能的下降。其究者采用少量的含氟聚合物對膜表面進(jìn)行表面修中采用三甲基氯硅烷對PTMSP進(jìn)行修飾時(shí),得到的飾,進(jìn)一步提高膜的分離性能。Uragami 等[)用含氟第9期隈俠等滲透氣化優(yōu)先透醇分離膜+CH2- HIC號**+CHr +HQ="子僅為5.0。但采用十八烷基二乙氧基甲基硅烷CO0CH2CF3TFEAPFPA(octadecyldiethoxymethylsilane)對其進(jìn)行等離子體接+CH2 +HC+*枝改性后,分離因子高達18.0, 通量為0.015kg/m'h,COOCH2CF2CF2CFsCO0CH2CH2CFxCFzCFzCF3膜對乙醇的優(yōu)先選擇性得到極大提高。這是由于膜HFBANFHA表面的長(cháng)鏈烷基具有較好的憎水性和對乙醇的親和*+CH2- -HC分"性,有利于乙醇分子在膜表面的吸附溶解,從而提高COOCH2CH2CF2CFxCF2CF2CFzCF2CF2CF3HFDA了乙醇的選擇透過(guò)性。Chang等“制備了含磷酸酯基的有機硅聚合物圖5聚丙烯酸氟代烷基酯結 構式"(圖8),并設計了該聚合物與聚偏氟乙烯(PVDF)交F'g.5 The chemical stnuctures of various poly ( furalll替排列的多層復合膜結構。該復合膜以PVDF多孔acrylate)!"]膜為支撐層，對其表面用三甲氧基乙烯基硅烷接枝共聚物PFA-g-PDMS(圖 6)作為添加劑對(TMVS)進(jìn)行等離子體表面修飾,在其兩側各涂覆一PTMSP膜進(jìn)行表面改性來(lái)調控PTMSP膜的選擇性。層含磷酸酯的有機硅聚合物,如此反復制得具有PTMSP鑄膜液中僅加入0. 1wt%的PFA-g-PDMS(F/CPDMS/PVDF/PDMS交替排列結構的多層復合膜(圖= 0.351)添加劑后,憎水端PFA大多遷移到空氣側9)。當復合膜中PDMS為四層時(shí),其滲透氣化分離膜表面,使得空氣側PTMSP膜表面憎水性大大增性能最佳,在25C進(jìn)料液濃度為10w%時(shí),其分離強,如圖7所示。隨著(zhù)聚合物添加劑量的增加,膜的因子為31,滲透通量高達0.9 kg/m'h。滲透速率有所下降，但滲透液中乙醇的濃度有了較H TEAether.大提高,表明對PTMSP膜表面進(jìn)行憎水性修飾大大a-a◆門(mén)-提高了膜對乙醇的優(yōu)先選擇性。CHsAIBN,tolueneHO +SH -0+HCH38 CH3C0一CcHo ENetbrH+5-0, ttotsroyH+her(CH2)2(CH2z(CH2hCsF17CFT Hc-srFHyC-SrCH325圈8含磷酸酯的有機硅聚合物合成路線(xiàn)[4)CoHFig.8 Synthetic echeme of the preparntion of phosphate esterDMSPFAg-PDMScontaining silicone polymet*圖6 PFA-g-PDMS 添加劑的合成路線(xiàn)[四]Fig.6 Syuthesis of PFA- g-PDMS as a polymer aditive)hydrophobic, PTMSP membrane ihydrophilicglass plate圈7 PFA-g-PDMS 添加的PTMSP膜示意圖{29)]FIg.7 Structure of the PTMSP membrane modified with PFA-g PDMS of tbe polymer adie)圈9 PDMS/PVDF 交叉排列結構的多層復合膜掃描電鏡2.4其它聚合物 膜材料照片[4]Kashiwagi等)采用等離子體聚合方法對一系列硅烷類(lèi)單體進(jìn)行聚合,將得到與聚二甲基硅氧烷poeite membranes結構類(lèi)似的聚合物材料用作優(yōu)先透醇膜材料。其中Ito等[0}以多孔聚乙烯為底膜,采用等離子體接六甲基三硅氧烷(hexamethylrisiloxane)經(jīng)等離子體聚枝共聚制備了對乙醇濃度具有開(kāi)關(guān)效應的溫敏型聚合涂膜,對于乙醇/水體系(E:OH= 4wt%)其分離因合物復合膜。這3種共聚物分別為聚N~異丙基丙●1422●化學(xué)進(jìn)展第20卷烯酰胺-co-丙烯酸( poly- N-isopropylacrylamide- co-N-2.5有 機/無(wú)機復合膜材料isopropylmethacrylamide ( poly-NIPAM- co-NIPMAM ))、盡管高分子膜有著(zhù)很多優(yōu)點(diǎn)，如聚合物種類(lèi)較聚N_異丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺(poly-N-多、易進(jìn)行分子剪裁設計、韌性好和廉價(jià)易得等,但isopropylacrylamide co-acrylamide( poly-NIPAM-co-是目前的聚合物膜材料對乙醇的選擇性較差,短期A(yíng)Am)).聚N~異丙基丙烯酰胺-coN-異丙基甲基丙內難以達到工業(yè)應用的要求'51。而無(wú)機膜材料雖然烯酰( poly- N-isopropy-lacrylamide- co- N-isopropylmeth-對乙醇的優(yōu)先選擇性較高、耐高溫、耐有機溶劑,但acrylamide (poly-NIPAM- co-NIPMAM))。發(fā)現NIPAM-無(wú)機膜材料的制備工藝復雜、設備要求高,造價(jià)較CO-NIPMAM聚合物膜對乙醇濃度非常敏感,隨著(zhù)乙高,所以人們在開(kāi)發(fā)新材料.分別對兩種膜材料進(jìn)行醇濃度的增加,滲透通量在某一乙醇濃度范圍內急改性以提高滲透氣化分離性能的同時(shí)，也開(kāi)始把無(wú)劇增大;該聚合物膜對乙醇濃度的開(kāi)關(guān)效應具有可機材料和有機材料有機地復合起來(lái),發(fā)揮有機/無(wú)機逆性,并提出該分離膜有望應用于生物發(fā)酵過(guò)程中材料的協(xié)同效應，以突破兩種材料在滲透氣化優(yōu)先乙醇的濃縮(見(jiàn)圖10)。透醇工業(yè)應用方面的瓶頸?；\統地說(shuō)，有機/無(wú)機復合膜(compositemem-。senstive。940polymer o0A。0brane)就是既含有有機成分又含有無(wú)機成分的膜，gating membrane它既可能是無(wú)機和有機成分微觀(guān)混合或化學(xué)交聯(lián)而形成的膜.也可能是有機和無(wú)機成分明顯分層的膜,或者兩種結構兼有,本文將以上兩種膜都稱(chēng)作有機/圈10膜的開(kāi)關(guān)效應示意圖(圓圈代表水分子;三角形.無(wú)機復合膜。目前用于優(yōu)先透醇的有機/無(wú)機復合代表乙醇分子))膜按復合方式不同可以分為無(wú)機材料支撐有機膜和Fg.10 The schematic fgure of a gating membrane. The無(wú)機填充有機膜。irclee denole water molecule . and the triangles denoe ethanol(1)無(wú)機材料支撐有機膜,是指在復合膜中,無(wú)moleculee)機材料作為支撐體,而在其表面用物理或者化學(xué)的Krea等[)1]以芳香族二酐和a,w-二(3-胺丙 基)方法復合一層聚合物膜。四甲基二硅氧烷為原料,合成了有機硅氧烷含量較Ikegami等3)發(fā)現沸石膜應用于實(shí)際發(fā)酵液中高的新型聚二甲基硅氧烷~聚酰亞胺共聚物用于制乙醇分離時(shí),其分離性能與純乙醇水溶液的分離性備優(yōu)先透醇膜。在60心乙醇濃度l0wt%時(shí),其分離能有著(zhù)顯著(zhù)的差別。發(fā)酵液中存在的有機酸副產(chǎn)因子高達10.6,滲透通量為0. 56kg/m2 h。物,尤其是琥珀酸極易吸附到沸石膜表面,受到污染W(wǎng)ang等[21)用親水性聚合物殼聚糖(chitosan)與的膜表面由憎水性變?yōu)橛H水性,使得膜優(yōu)先脫醇性聚環(huán)氧乙烯(PEO)進(jìn)行共混制膜,發(fā)現當乙醇濃度能顯著(zhù)下降,當乙醇水溶液中加入0.3wt%的琥珀酸較低時(shí),共混膜呈優(yōu)先透醇性,在20年乙醉濃度時(shí),沸石膜的滲透通量下降至未加入前的10% 左.8wt%時(shí)，其分離因子為4.4,滲透通量為0.9 kg/m'h。右,對乙醇的分離因子的下降也超過(guò)20%5.3)。親水性聚合物殼聚糖可以制成優(yōu)先透醇膜:這是由Ikegami等|*提出在沸石膜表面均勻的涂覆一層對于聚環(huán)氧乙稀的加入殼聚糖鏈結構變得疏松,使得琥珀酸無(wú)吸附作用的憎水性薄層材料,是解決沸石乙醇分子透過(guò)更容易,另一方面，PEO的加入增強了膜分離性能下降的方法之一(如圖11)。水分子間以氫鍵結合成水分子簇的能力,阻礙了水Matsuda等|"?'將硅橡膠(KE-108)涂覆在硅沸石分子在膜內的擴散。雖然其對乙醇的分離因子較表面,大大改善 了佛石膜對發(fā)酵液中乙醇的滲透氣低，難以達到工業(yè)應用的要求,但提供了一種制備優(yōu)化分離性能的穩定性,并且沸石膜對乙醇的優(yōu)先選先透醇膜的新思路可以對親水聚合物進(jìn)行改性擇性得到進(jìn)一步提高。在30C進(jìn)料液濃度為5vol%以制備優(yōu)先透醇膜。時(shí),其分離因子提高到125,但由于傳質(zhì)阻力的增勵杭泉等13以環(huán)硅氧烷類(lèi)單體為主要原料,與加,滲透通量下降至0.14 kg/m2 h。涂覆硅橡膠的沸苯乙烯類(lèi)單體共聚，直接濃乳液聚合法澆鑄制備了石膜對乙醇優(yōu)先選擇性的提高主要是由于硅橡膠薄一種新型有機硅類(lèi)優(yōu)先透醇膜,考察了乙醇濃度、膜膜填補了沸石膜表面晶粒間的孔洞和缺陷,并且增材料組成與分離性能之間的關(guān)系，發(fā)現共聚物在一強了膜表面的憎水性造成的。定組成變化范圍內,通量和選擇性可同時(shí)增加。以多孔氧化鋁陶瓷膜為代表的無(wú)機膜以其優(yōu)異第9期展俠等滲透氣化優(yōu)先透醇分離膜.. 1423 .又降低了成本。文獻報道的沸石/PDMS填充型復合iqud p的ase)thandl.w eithenol膜對乙醇的分離因子在7-59范圍內,均超過(guò)單純的硅橡膠和沸石膜的分離因子，目前沸石填充膜已mombrane-arystals由Sulzer Chemtech( Neunkirchen , Germany)公司將其商Suppont品化*]。Te Hennepe 等'4)] 采用憎水性多孔沸石填充圍11乙醇、水分子在 PDMS涂覆沸石膜中的滲透行為PDMS的方法,可以將PDMS的分離因子由7.6提高到16.5,沸石填充對PDMS分離選擇性的提高可以模擬圖2)Fig.11Covering slicalie membrane with silicone rubber用圖12來(lái)解釋。由于沸石孔道具有很強的憎水親sheet and permeation images of ethanol and water through the醇性,所以乙醇分子可以被沸石孔選擇性吸附,在孔membranelx內擴散通過(guò)膜，而水分子卻不得不繞過(guò)沸石孔進(jìn)行的機械性能以及對溶液的pH值、氧化和溫度的超擴散,延長(cháng)了在膜內的擴散途徑,所以乙醇在膜內基強耐受性,在污染防治、資源利用和污水處理領(lǐng)域受本保持較高的濃度,使得填充膜對乙醇的優(yōu)先選撣到了人們的廣泛關(guān)注”。多孔氧化鋁膜相對于有性大大提高。并且隨著(zhù)沸石填充量的增大,乙醇和水的通量均有所增加，尤其是乙醇的通量增加幅度機膜的優(yōu)異性主要體現在1.01氧化鋁膜的孔徑范圍較大,可以進(jìn)一步提高分離因子。通常情況下,滲透分布窄和高的空隙率(11%- -65%), 使其有著(zhù)高的蒸發(fā)膜的滲透通量和分離因子總是相互消漲的,而液體或氣體通量、特殊的缺陷結構,這些特性使氧化teHennepe的工作提出了一種可以同時(shí)提高分離因鋁膜在過(guò)濾中選擇性較高且化學(xué)性質(zhì)穩定,耐強酸子和滲透通量的方法，簡(jiǎn)便易行且效果顯著(zhù),引起了堿溶液、有機溶劑和氯化物腐蝕,并且不被微生物降人們極大的興趣,具有很重要的意義。隨后許多人解,同時(shí)能夠耐受1000C的高溫且強度高，即使在.對滲透蒸發(fā)膜的填充改性做了更詳細的研究。壓力的作用下其表面仍然平滑?；谔沾赡ひ陨蟽?yōu)點(diǎn),人們通常以陶瓷膜作為支撐層,將有機膜材料與其進(jìn)行復合,以得到滲透通量較高的復合膜材料。.feedsidepermeate sideXiangli等制備了PDMS/陶瓷復合膜對乙醇/水混合物進(jìn)行分離,在70C下，進(jìn)料液濃度4.3wt%時(shí)，. water總通量高達19.5 kg/m'h,分離因子為5.7。(2)無(wú)機粒子填充有機膜,是指在有機膜基質(zhì)中圈12醇/水混合 物透過(guò)佛石填充膜的路徑示意圖(41填充無(wú)機物質(zhì)而得到的復合膜。這種膜在滲透蒸發(fā)Fig.12Proposed transport model for olifilld中有著(zhù)十分廣泛的應用,國內外也都有較多的報道。membrane4o]制備這種復合膜所選用的基質(zhì)膜材料多為橡膠態(tài)的有機聚合物,因為填充劑與玻璃態(tài)聚合物之間的黏Jia等[)將粒徑小于1μm 的沸石粒子填充到二合力很弱，會(huì )導致制成的膜在結構上有許多缺陷,同甲基硅氧烷聚合物中,分別制備了厚度為125pm、時(shí)要求基體有機膜對于待分離組分具有優(yōu)先透過(guò)20μm的復合膜，其對乙醇的分離因子分別為59性。填充劑加入的主要目的是提高膜的選擇性和滲([EtOH] = 7wt% )、34([E10H] = 5wt% )。Vankelecom透通量,因此所加入的填充劑還應具有與基體膜相等|*)將沸石填充量為40wt%的復合膜用于乙醇/水同的親/疏水性。的分離,分離因子達到28。通常,用于填充的無(wú)機物為活性炭、碳分子篩、陳新等(6.47)研究了乙醇水溶液在填充全硅佛石炭黑等無(wú)機吸附劑以及沸石等。沸石是一種多孔的PDMS膜中的滲透蒸發(fā)過(guò)程。結果表明,填充膜對憎水性物質(zhì),其憎水性的強弱取決于沸石結構中鋁乙醇的吸附量明顯高于水的吸附量，而且對乙醇的和硅的比例，硅含量的增加將導致沸石憎水性的增吸附和脫附速率也大于水。對沸石進(jìn)行酸處理和水強,因此出現了全硅沸石。全硅沸石膜單位面積的熱處理不但可以疏通沸石的孔道,而且使孔壁表面造價(jià)較高,因此人們開(kāi)始選撣將全硅沸石粉末填充的硅羥基大大減少,降低了沸石表面極性,增加了親到有機材料中,既能獲得較好的滲透氣化分離效果,醇性.分離因子由純PDMS膜的5.上升到26,最高可， 1424 .化學(xué)進(jìn)展第20卷以達到30。方向。Ulutan 等(4)把SiO2 粒子填充到PTMSP中制得有機/無(wú)機復合膜作為一種新型膜品種,可以彌了優(yōu)先透醇膜,結果發(fā)現,由于SiO,有親水性,所以補單- -材料膜難以克服的缺陷,適應當前社會(huì )對性當其用量很大時(shí),會(huì )使膜的優(yōu)先透醇性下降,然而當能更佳和應用范圍更廣的膜的需求。國外僅在SiO2少量時(shí)，可以達到抑制PTMSP溶脹的作用,表1990年代開(kāi)始對這種新型的復合膜進(jìn)行實(shí)驗室規面富集的少量SiO,利于提高膜的選擇性。不論上模的研究,發(fā)表的相關(guān)論文還不多,已制備出的復合述哪- -種填充劑的加人都會(huì )改變滲透蒸發(fā)膜的吸膜非常有限。為此,復合膜有著(zhù)廣闊的發(fā)展前景，目附擴散和物理化學(xué)穩定性,因而在一定程度上影響前的工作是要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)復合膜的原料,要探索利膜的綜合性能。但由于填充劑的物理化學(xué)性質(zhì)和結用更多的有機和無(wú)機物來(lái)制備復合膜。除此之外，構形態(tài)與基膜之間的適配性不夠理想,致使填充膜要發(fā)展新的復合手段,對復合膜可能的應用前景進(jìn)的性能沒(méi)有得到完全充分的發(fā)揮。因此，研制新型行進(jìn)一步的研究和拓寬,同時(shí)進(jìn)行工業(yè)化的研究。填充劑,創(chuàng )造填充劑適宜的結構形態(tài),以妥善解決填為了便于比較,表2匯總了不同膜材料滲透氣充劑與基膜的適配性,是今后填充膜研究的主要化乙醇/水的分離性能，并給出了具體的測試條件。褻2優(yōu)先透醇膜滲透氣化分離性能比較Table 2 Pervaporation performance of ethanol perm- selective membranesethanol feed concen tenperaturemeabraneJ(kg/m2b)red.tration( 以%)(C)croelinked PDMS contaning viayl groupe0.0856.54010ceoslinked PDMS containing scetoysilyl groups0.025110.8PDMS-PPP gaft copalymer0.01912PDMS-PTMSP gaft copolymer0.08228.3PDMS-PS PN upported o PES0.165.5s014PDMS film treated with otdeyictoryetylbilnen0.01616.34.16PDMS upprted o PIFE1.6017PDMS sapponed ona CA0.441530PIMSP0.3419.90.47217.627ntithylailylated PTMSP0.4126.2n-hexyldim ethylsilylated PTMSP0.3466.1n-octylimethylilylated PTMSP0.36214.96.81n-decyldimetlylailyloted PTMSP0.11786.126.36PS-FAA/PDMS0.00545.9811uayametrie PVDF1.12513.10.28PTMSP modied with PFA-g PDMS202529plasams mdifed with octudeyldiethexynetlylailne0.015multi-layer silicone/PVDF comupoeite membrane0.931PDMSPI copolymer0.5610.6PE0-CS blend polymer4.4KE-108 conted on slicalite meabrane0.14PDMS/cen amie compou ite membrane19.55.770silicalite fled PDMS0.0516.55.22.53滲透氣化優(yōu)先脫醇膜發(fā)展前景展望不僅可以發(fā)揮滲透氣化技術(shù)本身無(wú)污染、低能耗、分離恒沸點(diǎn)混合物的優(yōu)勢,更重要的是它可以與生物乙醇/水分離具有重大的工業(yè)應用前景及環(huán)保乙醇 燃料的發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)便有效的耦合聯(lián)用,可意義,而采用滲透氣化技術(shù)將乙醇從水溶液中脫除，以保證乙醇發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程一 直維持在高效狀態(tài)。 目第9期展俠等滲透氣化優(yōu)先透醇 分離膜1425●前人們研究了很多類(lèi)型的乙醇/水滲透氣化分離膜藝不成熟且復合材料的種類(lèi)仍較少,但是復合膜材材料及其制備,發(fā)現物理化學(xué)性質(zhì)不同的膜材料(主料的確能對傳統滲透氣化膜性能起到相當大的改善要包括有機膜、無(wú)機膜和有機/無(wú)機復合膜),在滲透作用,且制備工藝簡(jiǎn)便、成本較低,因此有機/無(wú)機復氣化分離性能和制備造價(jià)方面有很大差異,其滲透合膜必將成為滲透氣化優(yōu)先脫醇膜研究的重點(diǎn)和通量和分離因子均有待提高以縮短與工業(yè)化應用的熱點(diǎn)。距離。因此,在乙醇/水滲透氣化分離膜的領(lǐng)域,還(3)與傳統技術(shù)耦合的經(jīng)濟性有很多的研究發(fā)展空間。但是用于指導膜材料的選乙醇/水滲透氣化分離過(guò)程與傳統工藝如萃取、擇和設計方面的理論不夠完備,且影響膜分離性能精餾等耦合連用具有更好的工業(yè)前景[3}] ,但對其連的因素眾多,滲透氣化實(shí)現優(yōu)先脫醇的工業(yè)化應用用經(jīng)濟性的評估和預測尚需進(jìn)-步深入研究。還有一段較長(cháng)的路要走。滲透氣化優(yōu)先透醇膜雖然目前還處于探索性研結合滲透氣化優(yōu)先脫醇膜的研究進(jìn)展,乙醇/水究階段,有許多問(wèn)題尚待進(jìn)- -步解決,但滲透氣化分分離膜的研究可以從以下幾個(gè)方面來(lái)人手。離乙醇/水的產(chǎn)業(yè)化必將給生物乙醇燃料這個(gè)新能(1)分子設計、材料設計和膜結構設計源領(lǐng)域和環(huán)保領(lǐng)域帶來(lái)巨大的社會(huì )效益和經(jīng)濟效由于膜材料和分離體系是決定滲透氣化分離性益,有著(zhù)誘人的發(fā)展前景。能的兩大重要因素,因此針對乙醇和水物理化學(xué)性質(zhì)的不同對膜材料進(jìn)行分子設計和材料設計尤為重參考文獻要。乙醇/水的分離,與其他芳香族化合物或其他易[1] PoutCH, Geng Q. Sep. Purit. Methods, 1992, 21(2): 127一揮發(fā)組分在水溶液中的分離有著(zhù)顯著(zhù)的不同:因為[2] 徐又-(XuY Y),徐志康(XuZK)等.離分子膜材料174乙醇與其他化合物相比,仍具一定的親水性,因此在(Polymenie Meubrane Maerialn). 北京:化學(xué)工業(yè)出版社分子設計和材料設計過(guò)程中應注意這一點(diǎn);再者，(Beijin: Chemical Idusaty Pes), 2005. 398- -405Wemnet等[4]在Science發(fā)表的關(guān)于水的結構的研究[3] 何曼君(He MI),陳維孝(ChenX w),董西俠(DongXX).表明,由于氫鍵的存在,多個(gè)水分子會(huì )以氫鍵結合在高分子物理(Palymer Poysia). 上海:復旦大學(xué)出版社(Shanghai: Fudan Univesity Pre), 1990. 123一起。以此推斷,其體積必然會(huì )增大,若在滲透氣化[4] ChangCL. Chang MS.J. Mem. Sai, 2004, 238(1/2): 117-操作條件下,水分子間大多以氫鍵結合的形式存在,12則由于其體積的增大,不利于其滲透擴散,有可能使[5] VaneL M. J. Chem. Techmol. Bitechnod!. 2005, 80(6):得優(yōu)先脫醇性能得到進(jìn)一步提高。603- 629目前對于優(yōu)先透醇膜材料的研究,大多是以膜.6] Ward WJ, Browall W R, Saleame RM. J. Mem. Sai., 1976.1(1); 99-108材料選擇理論為依據,以接枝共聚、嵌段共聚、互穿[7] Okamoto K, Butsuen A. TsuruS, eal. PalyaerJ, 1987, 19網(wǎng)絡(luò )、共混、復合、表面改性和等離子體接枝為手段,(6): 747-756對已有的聚合物材料進(jìn)行改性,進(jìn)一步提高有機膜:[8] ChanCY, Wang1, Chen z. Langmuir, 2004. 20(23); 10186一對乙醇的優(yōu)先選擇性;隨著(zhù)高分子物理和高分子化10193學(xué)的不斷發(fā)展,人們對滲透氣化傳質(zhì)機理認識的不[9] Bucso L, Orio-Calindo M, Aeine-Mirnda I. J. Appl. Polya.Si., 2002, 75<11): 1424- -1433斷深入,希望可以將聚合物分子的微觀(guān)結構和滲透[10] Takeyumi s, YamodaH, Tmujis. J. Mem. Sei, 1992, 75(1/氣化傳質(zhì)機理以及滲透氣化分離性能直接關(guān)聯(lián)起2); 93-105來(lái),就可以通過(guò)分子設計、材料設計和膜結構設計，[1] lbihins K, MatuiK. J. App. Polym. Sai.. 1987, 34(1);制備出可以滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)要求的高選擇性的新型聚437-440[12] NagreY, Moris, MstuiK, ea. J. Polym. Si. Part A:合物膜。Polymer Chemisty, 1988, 26(11): 3131-3137(2)有機/無(wú)機復合膜的研究[13] NgpeY, MoriS, MatsuiK. J. Appl. Polym. Sai. 1989, 37有機膜材料具有韌性好、成本低和易剪裁設計(5): 1259-1267等優(yōu)點(diǎn),但現有的有機脫醇膜材料滲透氣化分離性[14] Liong L, RuckenteinE. 1. Mewm. Sai., 1996， 114(2): 227-能較低,難以達到工業(yè)應用要求;而無(wú)機膜材料較有機膜材料其分離性能較好,但制備工藝復雜、成本高[15] MiystsT, HigochiJI, 0kwmo H, tal. J. Appl. Polym. Sei,1996，61(8); 1315-1324且難以制成大面積膜組件,也限制了其工業(yè)應用;有[16] KashiwagiT, Olkeda T, OhitaK. J. Mem, Sai., 1988，36:機/無(wú)機復合優(yōu)先透醇膜的發(fā)展時(shí)間并不長(cháng),許多工353- -362， 1426●化學(xué)進(jìn)展第20卷[17] MoriY, Inbha T. Bioteh. Bioceng. 1990, 36(8):849- -853[34] lkegemi T. Yomagichian H, Kitumoto D, e al. Biotechnol.[18] liL, XimoZY, TanSI. eal. J. Mecm. Sai.. 2004, 243Tech.1997. 1l(12): 921-924(1/2): 177-187Ikegami T, Yonagishita H, Kitamoto D, e al. Biotechnol. Let. ,[19] MesudaT, lobe E, Higashimurn T. Mecooleule, 1985, 181999, 21(12): 1037- -1041(5): 841-845kegani T, Kiamoto D, Negithi H, el. J. Chem. Technol.[20] Gomailae Velasco J r, Conilex-Marcos J A, bpex-Dchesa C.Biotechnol., 2004: 79; 896- -901Dealinaion, 2002, 149(1/3):61- 65[37] Matsuda H, Yanagishita H, Negibhi H, eal. J. Mem. Sei.,[21] Volkov v V, Fader A C, Khotimaky V s, eaal. J. Appl.2002, 210(2); 433-437Poljym. Sei.. 2004.0 91(4): 2271- -27[3DeFriendK A. BeronAR. J. Mem. Sei., 2003, 212(1/2):[22] Schmidt s L, Myers M D, Kelley ss. a al. 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