Високоселективні композиційні поліалкілметилсилоксанові мембрани для первапоративного видалення MTBE з води: Вплив полімерної бічної ланцюга

Схема реакції для отримання поліметилсилоксанів із заміщеною бічною ланцюгом.

Схема установки вакуумного випаровування.

Залежності парціальних потоків MTBE та води та коефіцієнта поділу MTBE/води від довжини бічного ланцюга для досліджуваних поліалкілметилсилоксанових мембран. Товщина мембрани становила 50 мкм. Т = 30 ° С, 1% мас. МТБЕ у воді.

Залежності відносної проникності MTBE і води в поліалкілметилсилоксанах від температури їх склування (щодо відповідних значень для M1).

SEM-зображення перерізу композитної мембрани M10/MFFK.

Температурні залежності потоку MTBE та коефіцієнта поділу MTBE/води (A); температурні залежності коефіцієнта поділу фазового переходу αv та селективності мембрани αm (B). Лінійна швидкість подачі суміші становила 4,0 см · с -1, 1 мас.%. MTBE у воді, композитна мембрана M10/MFFK.

Залежності потоку MTBE та коефіцієнта поділу MTBE/води від лінійної швидкості подачі. Т = 50 ° С, 1% мас. MTBE у воді, композитна мембрана M10/MFFK.

Залежності потоків MTBE (A) та води (B) від концентрації MTBE та лінійної швидкості подаваного розчину. Т = 50 ° С. FV – швидкість потоку.

Залежність власного коефіцієнта збагачення E0 і власного коефіцієнта поділу α 0 (A) та залежність мембранної селективності αm (B) від концентрації MTBE у вихідному розчині. Т = 50 ° С.

Залежності модуля поляризації концентрації від швидкості потоку подачі при різних концентраціях MTBE.

Залежності товщини прикордонного шару від швидкості потоку подачі при різних концентраціях MTBE.

Анотація

8 мкм), виготовлений з полідецилметилсилоксану (М10) поверх опори для мікрофільтрації (мембрана MFFK), продемонстрував коефіцієнт поділу МТВЕ/води 310, що було на 72% більше, ніж для щільної плівки (180). Високий коефіцієнт розділення разом із загальним потоком 0,82 кг · м −2 · год −1 дозволив цій композитній мембрані M10/MFFK перевершити комерційні композитні мембрани. Аналіз модуля поляризації концентрації та товщини прикордонного шару показав, що швидкість подачі подачі слід поступово збільшувати з 5 см · с -1 для вихідного розчину (1 мас.% МТВЕ у воді) до 13 см · с -1 для збідненого розчину (0,2 мас.% MTBE у воді) для подолання явищ концентраційної поляризації у випадку композитної мембрани M10/MFFK (Texp = 50 ° C).

1. Вступ

2. Матеріали та методи

2.1. Матеріали

2.2. Синтез поліорганосилоксанів та отримання щільних мембран

2.3. Підготовка композитної мембрани

2.4. Диференціальна скануюча калориметрія

2.5. Вакуумне проникнення

0,05 мбар у підмембранному просторі) було створено та підтримується вакуумним насосом Ebara PDV-250 (EBARA, Токіо, Японія) (7).

2.6. Розрахунок параметрів процесу

3. Результати та обговорення

3.1. Вплив довжини бічного ланцюга на характеристики проникнення поліалкілметилсилоксанів

Від 110 до 180 для M10. Для пояснення цих явищ на рис. 4 показані залежності приведених параметрів первапорації (щодо відповідних значень для мембрани M1) від температури склування досліджуваних полімерів. Проникність мембрани зменшується в кілька разів із збільшенням температури склування полімеру. Коефіцієнт проникності MTBE при переході від М1 до М10 поступово зменшується на 62%, тоді як у воді він зменшується на 76%. Це призводить до посилення селективності полімеру за рахунок збільшення його гідрофобності.

3.2. Характеристики проникнення композитної мембрани M10/MFFK для видалення MTBE

3.3. Концентраційна поляризація у розподіленому розподілі розчинів MTBE – вода

4. Висновки

8 мкм) на опорі для мікрофільтрації (мембрана MFFK) продемонстрували коефіцієнт розділення МТВЕ/води 310, який на 72% перевищував показник щільної плівки (180). Таке різке підвищення ефективності розділення може бути пов'язане з частковим проникненням силіконового матеріалу в пористу структуру опорного шару, що призвело до його обмеженого набухання. Високий коефіцієнт розділення разом із загальним потоком 0,82 кг · м −2 · год −1 дозволив цій композитній мембрані M10/MFFK перевершити найкращі комерційні композитні мембрани.