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传统化石燃料的大量燃烧给环境带来了沉重的负担,生物燃料成为了人们关注的焦点。膜渗透汽化(PV)技术具有能耗低、可连续化操作、无需引入新化学物质、环保等优点,可用于分离提纯生物燃料。渗透汽化膜材料的研发成为了该技术进一步发展的突破口,纯有机膜的选择性和渗透性之间的trade-off效应使得其发展受到了限制,混合基质膜结合了填充材料和有机聚合物的双重优势,备受研究者关注。分别采用多孔材料ZIF-8和ZSM-5填充聚二甲基硅氧烷(PDMS),并以聚醚酰亚胺(PEI)为支撑层,制备混合基质膜,渗透汽化分离乙醇溶液,研究填充量和操作条件对膜性能的影响;对渗透汽化过程进行传质分析,并建立传质数群关联式;用正辛基三乙氧基硅烷(OTES)分别对ZIF-8和ZSM-5进行表面包覆改性,制备改性混合基质膜,研究其渗透汽化分离乙醇溶液性能;用改性ZIF-8混合基质膜,渗透汽化分离丁醇溶液,研究填充量和操作条件对膜性能的影响。ZIF-8和ZSM-5混合基质膜PV分离乙醇溶液性能的研究表明,ZIF-8和ZSM-5填充PDMS均能较好改善膜的渗透汽化性能,且在一定填充范围内,膜渗透性和选择性同时提高,ZIF-8和ZSM-5的填充量为10%时混合基质膜综合性能达到最佳,分离因子分别上升了 18%和24.75%,渗透通量分别提高了 54.75%和76.41%;ZSM-5混合基质膜的渗透汽化性能优于ZIF-8混合基质膜。操作条件对混合基质膜渗透汽化性能影响研究发现,料液温度、浓度以及流速上升均能促进渗透汽化传质过程,多孔材料的填充增强了膜对温度的敏感程度;温度上升膜对醇的选择性变大,而流速对选择性几乎无影响;随料液浓度的增加,乙醇溶液的分离因子先增加后较小,而丁醇溶液的分离因子持续变大。对膜传质过程分析发现,多孔材料的填充使膜相传质系数得到了大幅提高,10%ZIF-8和ZSM-5填充PDMS时,膜相传质系数分别为未填充的5.14倍和8.42倍;建立了传质数群关联式,获得了液相传质系数和Re关系式,计算值与实测值基本吻合。OTES包覆改性ZIF-8和ZSM-5,有效改善了填充材料和有机聚合物之间的相容性,膜选择性增强,而渗透通量则略有损失;OTES包覆改性对ZSM-5性能影响较ZIF-8显著。改性ZIF-8混合基质膜渗透汽化分离丁醇水溶液的研究表明,ZIF-8填充量及操作条件对其性能影响的规律与乙醇分离基本一致,丁醇溶液的分离因子和渗透通量均高于乙醇溶液的。