论文部分内容阅读
汽油中的硫化物会造成严重的环境污染,随着环保标准的日益严格和环境问题的加剧,汽油深度脱硫成为当前汽油炼制行业面临的重大研究课题。与传统脱硫技术相比,渗透汽化膜法脱硫具有能耗低、环境友好、辛烷值损失少等显著优势。本研究从膜材料及膜的设计制备入手,以聚二甲基硅氧烷（PDMS）和聚乙二醇（PEG）为基膜,以三种MOFs粒子（ZIF-8、ZIF-7、MAF-6）为改性粒子,制备了ZIF-8/PDMS、ZIF-8/PEG、ZIF-7/PEG、MAF-6/PEG四类复合膜,并对膜材料及膜的微观结构进行了表征;以噻吩/正庚烷混合液模拟汽油体系,研究了制膜条件、膜本征微观结构和外界操作条件对宏观渗透汽化脱硫性能的影响规律。研究发现ZIF-8/PDMS复合膜中ZIF-8与PDMS结合紧密,当ZIF-8填充量低于10 wt%时,ZIF-8粒子在PDMS内分散较均匀。研究了PDMS粘度、ZIF-8粒子填充量、料液浓度及操作温度对ZIF-8/PDMS复合膜渗透汽化脱硫性能的影响。发现随着PDMS粘度增大,富硫因子先升高后降低,渗透通量一直降低;随着ZIF-8填充量由2.5 wt%增加至15 wt%,复合膜富硫因子和渗透通量均增加,富硫因子和渗透通量最高达到3.78和4.55 kg?m-2h-1,比纯PDMS分离性能分别提高了27%和191%;随着料液浓度或操作温度增大,复合膜富硫因子降低,渗透通量增加。研究发现ZIF-8的加入可以破坏PEG部分结晶结构;当ZIF-8填充量低于10 wt%时,ZIF-8粒子在PEG中分散较均匀;复合膜溶胀度均小于3%,具有良好的耐溶胀性。研究了PEG分子量、MOFs类型、MOFs填充量、ZIF-8粒径对MOF/PEG复合膜渗透汽化脱硫性能的影响。三种不同MOFs/PEG复合膜中,富硫因子ZIF-8/PEG>ZIF-7/PEG>MAF-6/PEG,渗透通量MAF-6/PEG>ZIF-8/PEG>ZIF-7/PEG,这可能是由于MOFs粒子的孔窗和笼径尺寸越大,传质阻力较小,且ZIF-8的孔道结构可以显著提高PEG膜对噻吩的优先选择性;随着ZIF-8粒子粒径的增大,复合膜富硫因子升高,渗透通量降低,这可能是由于小分子通过较大的ZIF-8粒子时传质通道曲折,扩散选择性较高,传质路径较长;随着ZIF-8填充量的增大,复合膜富硫因子先升高后降低,渗透通量则一直增加,当ZIF-8填充量为10 wt%时富硫因子达到最大值22.47,渗透通量为131.82 g?m-2h-1,比纯PEG膜分别提高了44%和253%;随着料液浓度或操作温度增加,复合膜富硫因子下降,渗透通量增加。