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渗透汽化催化膜反应器(Pervaporation Catalytic Membrane Reactor,PVCMR)是一种将渗透汽化膜分离过程和催化反应过程耦合的过程强化技术。其中,同时具有分离和催化双功能的渗透汽化催化膜因其能对反应产物进行“原位”分离,极大地减小了分离的传质阻力,提高了分离效率,近年来受到越来越多研究者的关注。本文针对复合结构渗透汽化催化膜催化层结构较为致密、传质阻力较大的问题,采用浸没沉淀相转化法制备了结构较为疏松的多孔催化层,研究了不同膜反应器的传质阻力及其对酯化反应中反应-分离耦合过程的影响。本文在实验室前期研究的基础上,选用聚乙烯醇(PVA)作为渗透汽化催化膜的膜材料,固体酸Zr(SO4)2·4H2O作为催化剂,以乙醇作为凝固浴,采用浸没沉淀相转化法制备了PVA复合催化膜多孔催化层。考察了不同致孔剂(聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)和LiCl)、致孔剂浓度、PVA浓度、凝固浴温度等制膜条件对PVA复合催化膜分离性能的影响。使用扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TG)对制备的PVA多孔催化层进行了形貌结构和化学物理性质表征。此外,还对PVA多孔催化层的催化剂流失情况和孔隙率进行了测定。使用气相色谱对膜反应器膜前侧各反应组分变化进行实时监测。实验结果表明：采用PVP作为致孔剂时,PVA多孔催化层呈现出类似于网状的疏松膜结构,其加压渗透通量亦较为理想。优化后的PVA多孔催化层的制备条件为：PVA浓度为10wt.%、PVP浓度为1.0wt.%、凝固浴温度为40℃。制备的PVA多孔催化层对催化剂具有良好的固定效果,在使用有机溶剂对PVA多孔催化层浸泡搅拌7天后,其催化剂流失率低于3%。使用干湿法测定了PVA多孔催化层的孔隙率,其孔隙率高达80%。相同实验条件下,PVA多孔催化层复合催化膜反应器的水通量高于PVA致密催化层复合催化膜反应器的水通量。PVA多孔催化层复合催化膜反应器膜前侧水浓度由5wt.%上升到9wt.%时,其水通量由183 g·m2·h上升至441g·m2·h,分离因子由436下降为356。在合成乙酸丁酯反应28 h以后,PVA多孔催化层复合催化膜反应器膜前侧水浓度基本为0,而PVA致密催化层复合催化膜反应器和PVA分离膜反应器的膜前侧水浓度分别0.758 mol/L和1.02 mol/L。