膜干燥技术进展.ppt

1、Seminar 2,Outline,膜领域理论与技术发展 干燥过程理论分析 气体分离膜干燥技术进展 纤维素中空纤维膜的干燥,膜领域理论与技术发展里程碑事件,膜领域理论与技术发展干/湿相转化法制备非对称膜,S. Loeb and S. Sourirajan, Advances in Chemistry Series, 38 (1962) 117.,膜领域理论与技术发展典型的非对称膜结构,膜领域理论与技术发展应用于气体分离所面临的问题,干燥过程理论分析干燥物料的分类与特点,胶体无孔物料（a）无孔隙，水份只能在表面汽化（b）所有液体均为物理结合非吸湿多孔物料（a）具有明显的孔隙（b）材料不吸水（c）

2、干燥不收缩 膜材料如含氟聚合物，聚砜，聚烯烃类，聚酯类，含硅聚合物等吸湿多孔物料（a）具有明显的孔隙（b）具有大量物理结合水份（c）干燥收缩 膜材料如纤维素类，壳聚糖类，聚乙烯醇等,干燥过程理论分析水份与物料的结合形式,气体分离膜干燥技术进展液体萃取法,R. L. Riley, J. O. Gardner, U. Merten, Science, 143 (1964) 801.,1964年，Riley等为了更好的保持CA湿膜原有结构，以便进行SEM观察，采用了液体萃取法对CA膜进行干燥。,气体分离膜干燥技术进展表面活性剂浸泡法,D. V. Kenneth, F. O. Burris, IEC

3、Prod Res and Dev, 8 (1969) 84.,1969年，Kenneth等将湿态CA反渗透膜浸泡在不同浓度表面活性剂（Tergitol 15S7）溶液中15min后置空干燥。干膜再润湿后性能保持很好。,气体分离膜干燥技术进展快速冷冻真空升华法,P. K. Gantzel, U. Merten, IEC Proc Des Dev, 9 (1970) 331.,1970年，Gantzel等采用快速冷冻真空升华法(at about -10 )干燥湿态CA反渗透膜，所得干膜具有一定的He/N2分离能力。,湿态CA膜,Quick-freezing,Vacuum sublimation,（

4、P/l)N2为3.1106 cm3(STP)/(cm2scmHg) ,He/N2为34，低于CA本征值97。,气体分离膜干燥技术进展溶剂交换干燥法,A. Lui, F. D. F. Talbot, et al., J. Appl. Polym. Sci., 36(1988) 1809.,1988年，Lui等采用溶剂交换法干燥湿态CA反渗透膜，干膜表现出较好的CO2/CH4分离能力。 第1溶剂：甲醇，乙醇，异丙醇等。 第2溶剂：二硫化碳，己烷，甲苯等。 第1溶剂必须亲水性，第2溶剂必须与第1溶剂相溶，并易挥发。,气体分离膜干燥技术进展超临界流体干燥法,超临界流体(SCF)干燥技术 超临界流体是指

5、在临界压力(Pc)和临界温度(Tc)以上相区内的气体。 特点是其扩散系数和粘度接近气体，而溶剂性能却类似于液体，溶解性能优良。 CO2的Tc为31.4，Pc为73105Pa。,纤维素中空纤维膜的干燥纺丝参数,纤维素中空纤维膜的干燥湿膜断面形态,断面内层即时相分离，大孔出现断面外层延时相分离，无指状孔,M-1,纤维素中空纤维膜的干燥不同干膜的断面形态比较,M-2：自然干燥；M-3：乙醇干燥；M-4：2丁酮干燥；M-5：乙醇正己烷干燥。All were finally dried in ambient air with a relative humidity about 50% at 15 ),纤

6、维素中空纤维膜的干燥不同干膜的收缩程度比较,(d:dry state; w:wet state),纤维素中空纤维膜的干燥不同干膜的机械性能比较,纤维素中空纤维膜的干燥不同干膜的结晶度比较,natural drying, 61(b) ethanol exchange drying, 602-butanone exchange drying, 58%(d) ethanol-n-hexane exchange drying, 57%,Cellulose is a semicrystalline polymer: Crystalline region and amorphous region.Wate

7、r in CHFM is in two states: Bonded water and free water.,纤维素中空纤维膜的干燥纤维素对不同液体的吸附能力比较,纤维素与不同液体的溶解度参数比较（单位 (cal/ml)0.5, 25）,Three forces existed in CHFM after being solvent exchanged: water-cellulose water-solvent solvent-solvent a,纤维素中空纤维膜的干燥不同的干燥速度与轴向收缩比较,(t:at “t” drying time; o:original time),Bonde

8、d water is in an equilibrium state and shows little influence.,纤维素中空纤维膜的干燥干燥结果的理论分析,Water-solvent and solvent-solvent affinities are the crucial factors.Natural dryingstrong water-water hydrogen bonds, slow evaporationEthanol exchange dryingstrong ethanol-water and ethanol-ethanol hydrogen bonds2-Bu

9、tanone exchange drying2-butanone-water hydrogen bonds and affinity from polar groupEthanol-n-hexane exchange dryingNon-polar molecules and no affinity with water,纤维素中空纤维膜的干燥不同干膜的气体渗透性能比较,-: These values are too little to be determined. P/l: gas permeation ratecm3(STP)/(cm2scmHg).All these data were measured at 0.5MPa and 15.,纤维素中空纤维膜的干燥最优干燥方法的确定,Thank you！,