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随着对环境保护的重视,各国出台了相应的法律法规以限制汽油中的硫化物的含量。汽油中的硫化物主要是噻吩及其衍生物,因此汽油脱硫的重点在于脱除汽油中的噻吩。渗透汽化技术与传统的分离技术相比,具有节能、环境友好的特点,特别适用于近沸、共沸和热敏性物质。渗透汽化应用于脱硫是近年研究热点。渗透汽化脱硫不仅能去除硫化物还能降低芳烃的含量,是一种很有发展潜力的汽油脱硫技术。渗透汽化的核心是膜。本课题的主要内容是制备良好脱硫性能的渗透汽化膜。
采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为基膜,氧化铝(α-Al203)为填充剂,多孔聚四氟乙烯膜(PTFE)为支撑层,制备了氧化铝填充改性的PDMS/PTFE复合膜(α-Al203-PDMS/PTFE)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)表征了膜的物理结构,采用热重分析(TG)测试了膜的热稳定性,结果表明膜有良好的热稳定性。考察了氧化铝填充量、料液含硫量以及渗透汽化操作温度对膜渗透汽化性能的影响。实验结果显示,α-Al203填充量有一个最佳比例(α-Al203与PDMS质量比),当这一比例为0.125:1,在操作温度为30℃,料液含硫量为380μg/g时,对应的通量为6.799 kg/(m2h),对噻吩的选择性为3.62。随着料液含硫量的增加,α-Al203-PDMS/PTFE复合膜的选择性下降,通量增加。然而这一趋势在料液含硫量超过760μg/g后变缓。随着操作温度的升高,膜的通量增加,而对噻吩的选择性下降。α-Al203-PDMS/PTFE复合膜对噻吩的选择性比未填充膜的选择性受温度影响较小。
此外,还制备了戊二醛(GA)交联改性的PVA膜。通过实验数据计算Flory-Huggins相互作用参数,考察了相互作用参数与GA交联的PVA膜(OA-PVA)溶胀和渗透汽化选择性的关系。结果显示,相互作用参数x13(水和膜)与x23(乙醇和膜)变化趋势能解释吸附选择性变化趋势,但与膜的渗透汽化选择性没有相关性。