论文部分内容阅读
由于燃油的使用,使空气中的SO_x的量不断增加,当空气中SO_x的量达到某一数值会形成酸雨、雾霾等灾害性天气现象,致使环境不断恶化,尤其是近年来雾霾天气时有发生,而酸雨现象也偶有报道,严重危害了人体健康。为了保护环境及人类健康,世界上很多国家将燃油中的硫含量限制在了10 ppm以内。传统的加氢脱硫技术不仅只能脱除燃油中硫醇、硫醚等简单小分子有机硫化物,而且催化加氢技术需要在高温高压的条件下进行,成本高耗能大。对于占比较高的噻吩及其衍生物来说,其空间位阻大、加氢活性差,传统加氢脱硫方法就难以将其除去。为此,吸附脱硫、萃取脱硫、生物脱硫及催化氧化脱硫等非催化加氢脱硫技术应运而生。其中,吸附脱硫由于具有操作简单、效率高、不会造成二次污染等优点得到广泛研究。与传统分离技术相比,膜分离技术具有节能、高效、分离过程简单等优点,使其在石油、化工、制药、水处理等多个领域得到了充分的应用。尤其陶瓷膜具有热稳定性能好、化学稳定性好、耐有机溶剂的侵蚀,且抗微生物降解能力强、孔道结构优良、微观结构可控等多种优点。因而在化工行业、食品工业、生物医药、水处理、气体分离等行业得到了广泛的应用。但是陶瓷膜具有抗污染性能差,功能单一的缺点。离子液体因具有高沸点、低蒸汽压、低溶解度(油相中)和较高的硫分配系数,受到了广泛的研究。但是单纯的离子液体粘度大,会造成溶剂损失和操作困难,不利于工业化推广及应用;并且离子液体使用量较大,增加了脱硫成本。本论文将离子液体通过原位聚合接枝到陶瓷膜的表面,构筑聚离子液体-陶瓷复合膜,不仅发挥了离子液体脱硫的优势,又兼具陶瓷膜的高效、节能、分离简单的特点。主要包括以下工作:(一)、本文以1-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐(VEIMBr)为单体,3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷为改性剂,通过原位聚合,将聚1-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐(PVEIMBr)共价接枝到陶瓷膜(CM)表面,制备了聚离子液体接枝陶瓷复合膜(PVEIMBr/CM);采用SEM、EDS、FTIR、TG等表征手段对(PVEIMBr/CM进行了表征,同时考察了PVEIMBr/CM在燃油脱硫和印染废水的分离性能。结果表明,利用本论文的方法,成功地将PVEIMBr共价接枝到CM表面;PVEIMBr在CM表面的接枝率为28.68%。以PVEIMBr/CM为分离膜在燃油脱硫的分离实验中,PVEIMBr/CM的截留率是75.92%,比CM提高了36.02%;连续过滤五次后PVEIMBr/CM的通量恢复率为98.70%,比CM提高了32.05%;在重复使用五次后,PVEIMBr/CM的截留率为62.70%,而CM仅为36.27%;说明PVEIMBr/CM具有比CM更加优越的脱硫性能。以PVEIMBr/CM为分离膜在印染废水的分离实验中,对阴离子型染料(刚果红)、阳离子型染料(亚甲基蓝)、非离子型染料(苏丹红Ⅲ)分离效果进行评价。结果表明PVEIMBr/CM对阴离子型的染料截留率为100%、对阳离子型为5%,对非离子型染料仅为2.6%;针对刚果红而言,PVEIMBr/CM对刚果红的截留率比CM提高了51.9%;在重复使用六次后,PVEIMBr/CM对刚果红的截留率和通量恢复率分别为98%和94.12%,远高于CM;说明PVEIMBr/CM在印染废水分离中具有比CM更加优越的分离性能。(二)、本文以1-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐为单体,二乙烯基苯为交联剂,3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷为改性剂,通过原位聚合,将交联聚1-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐(DVB-PVEIMBr)共价接枝到陶瓷膜(CM)表面,制备了交联聚离子液体接枝陶瓷复合膜(DVB-PVEIMBr/CM);采用SEM、接触角等表征手段对DVB-PVEIMBr/CM进行了表征,同时考察了DVB-PVEIMBr/CM在燃油脱硫和油水分离中的分离性能。结果表明,利用本论文的方法,成功地将DVB-PVEIMBr共价接枝到CM表面,当VEIMBr与DVB摩尔比分别为2:1、1:1、1:2时,接触角分别为:101.077°、118.783°、129.136°。以DVB-PVEIMBr/CM为分离膜在燃油脱硫的分离实验中,以脱硫率、膜通量为评价指标,对VEIMBr与DVB单体的最佳摩尔比进行了优化。结果表明:VEIMBr与DVB摩尔比与脱硫率关系不大;但当VEIMBr与DVB摩尔比为1:2时,DVB-PVEIMBr/CM的通量最大,为339.20LMH,比CM提高了26.4%;DVB-PVEIMBr/CM的截留率是69.71%,比CM提高了29.81%。以DVB-PVEIMBr/CM为分离膜在油水分离实验中,选取两相油水体系(四氯化碳和水)和乳化油(甲苯,水和一定量表面活性剂司班80)为分离体系,对VEIMBr与DVB最佳摩尔比进行了优化,同时评价了最佳摩尔比条件下膜的分离性能。结果表明:当VEIMBr与DVB摩尔比为1:1时,DVB-PVEIMBr/CM对两相油水(四氯化碳和水)的通量最大;当VEIMBr与DVB摩尔比为2:1时,对乳化油水的通量最大;DVB-PVEIMBr/CM对两相油水的截留率为98%,比CM提高了48%;DVB-PVEIMBr/CM的通量恢复率分别为93.04%(四氯化碳和水)和97.63%(乳化油),比CM分别提高了19.76%(四氯化碳和水)和19.28%(乳化油);经过三次重复使用后,DVB-PVEIMBr/CM对两相油水的截留率为97%,而CM仅为60%;表明DVB-P(VEIM)Br/CM具有比CM更加优越的油水分离性能。