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本论文以醋酸纤维素(CA)微滤膜为支撑层,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为膜材料,硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)改性二氧化硅纳米粒子为添加剂,制成了填充改性二氧化硅纳米粒子的PDMS/CA平板复合渗透汽化分离膜。用该复合膜对低浓度的乙醇／水溶液进行了渗透汽化分离实验,考察了改性二氧化硅纳米粒子添加量、硅烷偶联剂添加量、料液浓度和料液温度对渗透汽化分离性能的影响。实验结果表明,所制备的膜均具有优先渗透乙醇的功能。填加改性二氧化硅纳米粒子可以有效提高复合膜的渗透汽化性能。随着改性二氧化硅纳米粒子添加量的增加,复合膜渗透通量明显增大并维持在一定范围之内,分离因子先增大后减小。随着硅烷偶联剂KH-550添加量的增加,渗透通量减小,分离因子先增大后减小。料液浓度升高,填充膜溶胀度增加,渗透通量增加,分离因子减小。料液温度升高,渗透通量增大而分离因子减小。填充改性二氧化硅纳米粒子的PDMS/CA复合膜具有良好的机械性能,在料液温度为40℃、料液浓度为10 wt%的乙醇溶液中,填充复合膜的渗透汽化分离性能可以在一定时间内保持稳定。本论文还采用响应曲面方法优化了填充改性二氧化硅纳米粒子的PDMS/CA复合膜的制备条件。影响填充复合膜渗透汽化性能的主要制备条件有二氧化硅纳米粒子的添加量、PDMS溶液浓度和KH-550与二氧化硅质量比。本实验考察了上述三个变量对复合膜分离因子的主要影响、二次影响和互交影响。实验结果表明,三个变量对膜的分离因子均有很大影响,具体顺序为：PDMS溶液浓度>(KH-550与二氧化硅质量比)2>KH-550与二氧化硅质量比>(二氧化硅纳米粒子的添加量)2> (PDMS溶液浓度)2>二氧化硅纳米粒子的添加量> PDMS溶液浓度×KH-550与二氧化硅质量比。根据20组实验数据,利用统计软件Design-Expert 7.1.4,建立了三个变量与响应之问的回归方程模型,并用另外4组实验对方程进行了验证。根据回归方程,求得在本实验条件范围内,填充复合膜的最大分离因子为11.49,相应的最佳制备条件为：二氧化硅纳米粒子的添加量为5.21 wt%、PDMS溶液浓度为13.36wt%和KH-550与二氧化硅质量比为0.59。在此制备条件下对应的复合膜渗透通量为197.3 g·m-2·h-1。