功能纤维吸附分离乙醇/水共沸体系的研究

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以聚丙烯(PP)纤维为材料,采用紫外辐射引发接枝的方法,辐射接枝不同丙烯酸酯的功能纤维,用于吸附分离乙醇/水共沸体系中的乙醇。对制备得到的功能纤维,采用红外光谱、扫描电镜进行了结构表征,证明丙烯酸酯类单体均已接枝到了聚丙烯酸基体上。研究了纤维形态、单体类型、接枝率、固液比、吸附静置时间、吸附震荡时间、温度及吸附液中乙醇的含量对功能纤维吸附分离乙醇的影响。功能纤维吸附分离乙醇/水共沸体系常温下就可进行。接枝了丙烯酸十二酯的蓬松状态的纤维分离乙醇/水体系的效果最好。研究确定了纤维吸附分离的最佳条件:接枝率5.02%的丙烯酸十二酯接枝纤维对乙醇水的分离效率最高5.19%;吸附过程中,纤维与乙醇/水溶液的质量比为5:400、吸附静置时间及吸附震荡时间10s,对乙醇/水的吸附可达到平衡。在溶液浓度为89%-96%范围内,随着溶液中乙醇含量的增加功能纤维的对乙醇吸附的比率逐渐减少。在乙醇含量为90%时进行吸附分离,分离后乙醇水混合溶液能够跨过共沸体系(92-95.7%),同时纤维对乙醇的吸附倍率高。   通过功能纤维的吸附结果对吸附机理进行研究发现,功能纤维在吸附分离乙醇的过程中主要存在两种吸附,一种是毛细管作用的包藏吸附,另一种是功能纤维的表面接枝层吸附。其中功能纤维的表面接枝层对乙醇的吸附选择性相对更好。   通过干燥法和离心法对纤维进行再生实验,干燥法对功能纤维中纤维上的水分及乙醇基本上得到了完全脱附,纤维的再生次数对吸附分离乙醇的效果影响不大,功能纤维能很好得到再生,纤维再生后对吸附倍率与再生前相比略为增大。离心法对功能纤维中,随着再生次数的增加,功能纤维吸附分离乙醇的选择性和功能纤维的再生率基本上稳定,随着转速的增加,乙醇和水的脱附更加容易,吸附倍率显著增加,功能纤维吸附分离乙醇的效果基本保持不变。两种方法中的功能纤维重复使用25次后,对乙醇的吸附分离仍有很好的效果。
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