渗透蒸发法分离水－乙醇液体混合物

利用热处理，化学交联、辐射交联以及共混的方法时聚乙烯醇（PVA）进行了改性，得到了热交联PVA膜、氢氧化钠交联膜、N，N'－甲叉双丙烯酰胺强化辐照交联膜以及聚乙烯醇与丙烯酰胺丙烯酸钠共的共混膜，用IR、X－ray, DSC, TG，电镜、动态力学方法以及抽提等方法对交联过程以及膜的性能进行了表征结果表明这些膜均具有耐水稳定性，并得到了致密的均质膜，此外研究了膜的溶胀行为并将这四种膜用于水－乙醇的分离。这四种膜具有相似的溶胀性能，溶胀度随料液水含量的增加而变大，其值由溶胀水量决定；溶胀膜中水的含量均大于料液中水的含量。这四种膜中PVA／P(AmCoAANa)共混膜的溶胀度最大，热交联PVA膜最小。这四种膜均能有效地分离水－乙醇混合物，特别有趣是对共沸物能有效地分离并且分离系数较高，他们的透过速率均随料液水含量的增加而变大；分离系数除共混膜外随料液水含量的增加而减少；而产物组成中水的含量大于料液中水的含量。其中共混膜透过速率最大，热交联PVA膜分离效果最好；丙烯酰胺共聚物的加入增加了溶胀度提高了透过速率。透过速率随温度升高而变大并符合阿累片乌斯变化规律，其中沌水的透过活化能比混合物的透过活化能少10kj/mol，乙醇的透过活化能大于水的透过活化能；分离系数随温度的升高有所下降。另外膜的预溶胀大大提出透过速率但降低了分离系数。对于产生选择性的原因我们研究了溶解选择性与扩散选择对总的分离效果的影响，结果表明这四种膜的溶解过程与扩散过程均有选择性，其中溶解选择性对总的分离系数的影响是不允许忽视的，对于透过规律我们用平均扩散系数对此进行了讨论。对于溶剂在膜中的状态我们用DSC进行了研究，结果表明水溶胀膜水有三态即自由水，中间水和键合水，而混合液溶胀膜也有自由溶剂的存在，在此基础上提出了溶剂在膜中透过的可能机理。