壳聚糖-海藻酸钠/聚丙烯腈膜优化乙酸乙酯水溶液脱水性能

本文主要探讨了壳聚糖-海藻酸钠/聚丙烯腈(Polyacrylonitrile, PAN)聚离子复合膜在渗透汽化分离乙酸乙酯水溶液过程中的应用和性能研究。壳聚糖-Chitosan (CS) 和海藻酸钠-Alginic Acid (SA) 是两种天然生物聚合物，它们的结合产生了具有特殊性质的复合膜材料。该研究首先通过红外光谱法(FT-IR) 对CS、SA以及它们的均质膜进行表征，以确定其化学结构。 研究的重点集中在CS-SA/PAN聚离子复合膜的性能上，包括其溶胀性、料液浓度、SA质量分数以及操作温度对乙酸乙酯水溶液脱水效果的影响。实验结果显示，CS/SA均质膜在乙酸乙酯水溶液中的溶胀程度随水质量分数的提高而增加，但随SA质量分数的增加而降低。具体来说，在40°C下，当SA的质量分数为2.0%时，即使在乙酸乙酯质量分数高达97%的溶液中，膜的溶胀度仍可达到51%。这表明了复合膜在保持良好分离性能的同时，也具有良好的适应性。 进一步的研究发现，随着SA质量分数的增加，复合膜的渗透通量有所减小，而分离因子则相应增大，表明在选择适当的SA质量分数时，可以优化分离效率。在40°C、SA质量分数为2.0%的情况下，CS-SA/PAN膜的渗透通量可以达到348 g/(m²·h)，分离因子高达7245。这意味着膜在处理高浓度乙酸乙酯水溶液时表现出高效的分离能力。 此外，随着料液中水含量的增加和温度的升高，膜的渗透通量会增加，但分离系数会减小，说明膜的性能受热和浓度影响。研究者还发现，膜的渗透通量与料液温度之间的关系能够很好地通过Arrhenius方程进行描述，这是一种描述非平衡态反应速率的经典模型。 这项研究为利用壳聚糖-海藻酸钠/聚丙烯腈复合膜进行乙酸乙酯水溶液的高效分离提供了一种新的方法和技术指导，对于生物质基膜材料在环保和工业领域的应用具有重要意义。