超声增强PDMS膜在吡啶-水分离渗透汽化中的应用

"本文详细探讨了超声协同PDMS（聚二甲基硅氧烷）膜在渗透汽化分离低浓度吡啶-水体系中的应用。通过实验研究了膜的形态、化学成分、厚度、操作温度、下游侧压力以及超声波对分离性能的影响。结果表明，操作条件和吡啶浓度的改变会显著影响膜的渗透通量和分离因子。" 在超声协同PDMS膜渗透汽化分离技术中，研究人员对自制的PDMS膜进行了深入分析，以实现吡啶与水的有效分离。聚二甲基硅氧烷膜因其独特的性质，如良好的化学稳定性和透气性，常被用于分离有机溶剂和水的混合物。通过扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)的分析，可以了解膜的表面结构和元素组成，这对于理解其在分离过程中的行为至关重要。 实验结果显示，操作温度的升高和吡啶浓度的增加会导致膜的渗透通量增大，但同时分离因子会降低。这可能是由于高温和高浓度下，吡啶分子更容易通过膜，但同时也降低了对特定分子的选择性。相反，膜厚度的增加会减少渗透通量，但能提高分离因子，因为更厚的膜可能提供更多的分离机会。 在考察下游侧压力的影响时，发现其对膜的渗透通量和分离因子具有双重效应。初期压力增加，膜两侧的压力差促使更多分子通过，提升通量；然而，当压力超过一定值时，可能导致膜过度压缩，反而降低了通量和分离效率。 在最佳条件下，即操作温度为318K（约45℃）、下游侧压强为55mmHg时，使用150微米厚的PDMS膜处理2%质量分数的吡啶-水溶液，可获得108 g·m²·h⁻¹的渗透通量和75.2的分离因子。引入超声波后，膜的渗透通量和分离因子分别提高了13.1%和3.6%，显示出超声波在促进分子穿透和改善分离性能方面的积极作用。 超声协同PDMS膜渗透汽化技术为低浓度吡啶-水体系的高效分离提供了新的解决方案。这种技术的应用不仅限于吡啶，还可以推广到其他有机溶剂和水的分离过程，对于环保和工业生产具有重要意义。通过优化操作条件和膜参数，可以进一步提升分离效率，为可持续的化工过程设计提供支持。