低分子醇如正丁醇,2,3-丁二醇作为可再生生物燃料及重要化学前躯体,皆可由发酵法制备,如何经济有效地分离低分子醇具有重要的意义。渗透汽化分离液体混合物具有能耗低,对环境污染小,操作简单等特点,广泛应用于有机物脱水,水中有机物分离及有机混合物分离。在研究新型的渗透汽化膜的过程中,超支化聚合物相比于传统线性聚合物,其分子含有大量末端官能团,具有分子缠绕少,反应活性高,流变性能优异,自由体积大等优点,受到了广泛关注。超支化聚合物应用于渗透汽化膜一般具有较高的通量,但是主要应用于渗透汽化有机物脱水和有机混合物分离,而将超支化聚合物应用于渗透汽化分离水中有机物的研究较少。本文在超支化聚硅氧烷的基础上,深入研究制备新型超支化聚合物膜用于渗透汽化分离水中低分子醇。本文基于超支化聚硅氧烷高度支化的分子结构,分别制备了以超支化聚硅氧烷膜为支撑层和分离层的渗透汽化复合膜用于分离水中正丁醇,同时研究了渗透汽化与萃取耦合分离提纯水中2,3-丁二醇,其主要实验内容为:(一)通过AB2型单体一步法合成了超支化聚硅氧烷(HPSi O),并以HPSi O-c-PDMS-1为中间层,VTES-c-PDMS为表层分离层制备了具有多层结构的复合膜;(二)制备了不同HPSi O含量的HPSi O-c-PDMS-3复合膜;对上述复合膜膜形态及性能进行分析,并对其用于渗透汽化分离水中正丁醇进行研究。(三)通过萃取法绘制2,3-丁二醇/水/正丁醇的三元相图,将所选萃取相先后通过PVA膜及HPSi O-c-PDMS-2膜长时间渗透汽化分离,测定渗余液中2,3-丁二醇浓度判断是否达到分离提纯2,3-丁二醇的目的。其实验结果表明:(1)合成了较高支化度的超支化聚硅氧烷,复合膜为具有明显多层结构的超支化渗透汽化膜。随着选择层VTES-c-PDMS层中PDMS分子量的增加,膜的渗透通量降低,对丁醇和水的渗透性降低,而分离因子和选择性增加。其中,FHPV-3多层复合膜的通量为450g/(m2h),分离因子为28。随着料液温度的增加,多层复合膜的通量及分离因子均呈上升趋势;随着料液浓度的增加,多层复合膜的通量上升而分离因子变化较小,通过渗透液浓度可知,当原料液浓度为2.5wt%时,透过液浓度为42wt%,渗透效果提升明显。(2)HPSi O-c-PDMS-3复合膜中,当HPSi O含量低于50wt%时,HPSi O以球状形式分布于有机膜基质中,当HPSi O含量高于50wt%时,HPSi O以链状形式分布于有机膜基质中。HPSi O含量的增加,膜的疏水性下降,其渗透汽化对丁醇渗透性降低,膜选择性下降,而渗透通量上升。当HPSi O含量为37.5wt%时,膜的通量为229.85g/(m2h),分离因子为39.5,其渗透通量达到最大。HPSi O在膜基质中的分布形式不影响渗透汽化膜随料液温度,料液浓度变化的趋势。(3)通过溶液萃取法,绘制了24oC下2,3-丁二醇/正丁醇/水的三元相图。通过PVA膜及HPSi O-c-PDMS-2膜渗透汽化性能随温度的变化确定PVA膜的连续化操作温度为40oC,HPSi O-c-PDMS-2膜连续化操作温度为50oC~60oC。PVA膜渗透汽化时间达10h时,渗余液中水的质量浓度从31.27wt%下降到10.85wt%,2,3-丁二醇的质量浓度从10.56wt%上升到14.09wt%;随着HPSi O-c-PDMS-2膜渗透汽化时间达48h时,渗余液中2,3-丁二醇的质量浓度达到69.41wt%。