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高疏水性渗透汽化膜的制备及其在乙醇水中的分离性能研究
1.1.1渗透汽化
渗透汽化是根据不同组分在膜中溶解扩散速率不同而实现混合物分离的过程，渗透汽化法根据溶质间透过的相互作用决定溶质的渗透速度，根据相似相溶的原理，疏水性较大的溶质易溶于疏水膜，因此渗透速度高，在透过一侧得到浓缩。疏水膜的一侧通入料液，另一侧（透过侧）抽真空或通入惰性气体，使膜两侧产生溶质分压差.在分压差的作用下，料液中的溶质于膜内，扩散通过膜，在透过侧发生汽化，汽化的溶质被装置外设置的冷凝器回收。此法具有能耗低、分离系数大、过程简单等优点，在水中少量有机物的回收、有机物中少量水的脱除和有机/有机混合物的分离中有广泛的应用前景[1]。近年来，由于渗透汽化分离技术在提取生物质发酵液过程中低浓度醇类方面具备潜在的应用前景，渗透汽化优先渗透有机物膜受到广泛的关注[2]。制备高通量、高选择性的渗透汽化膜是该过程工业化应用的关键[3]。目前，提高膜性能（例如通量、分离因子、长期稳定性）仍是人们追求的目标。而优化制膜工艺则是提高渗透汽化膜性能的重要手段之一[4]。
1.1.2 渗透汽化的影响因素
评价渗透汽化膜的性能主要有两个指标，即膜的渗透通量和选择性。渗透通量为在单位面积、单位时间内渗透过膜的物质量，定义试：J=m/At； 式中J为渗透通量；A为有效膜面积，m2；t为实验时间h；m为渗透物的质量。渗透通量用来表征组分通过膜的渗透速率，其大小决定了为完成一定分离任务所需膜面积（即膜组件）的大小。膜的渗透通量越大，所需膜的面积就越小。膜的选择性表示渗透膜对不同组分分离效率的高低，用分离因子α表示，α=（YA/YB）/（XA/XB）, YA和YB分别为在渗透物中A与B两种组分的摩尔分数；XA和XB分别为料液中A与B两种组分的摩尔分数。
渗透汽化是一种新兴的膜分离技术，分离性能由膜分离因子和通量决定。我们可以通过提高分离因子来改善膜的分离性能，我们用超疏水膜可以做到提高分离因子的效果，因此研究超疏水膜对我们具有重大的意义。
1.2.1 超疏水
物体表面的超疏水特性在防雪、防水、防雾、防污染、抗氧化等人们日常生活、工农业生产以及航天器、潜艇、雷达通讯等领域都有着极其广阔的应用前景，引起人们的普遍关注[5-8]。所谓超疏水表面一般是指与水的接触角大于150，滚动接触角小于10的表面[9]。在大自然中我们得到了很多启发，例如荷叶表面、蝴蝶翅膀、水黾及蚊子腿等都具有超强的疏水自清洁功能，使得荷叶等植物叶可以出淤泥而不染、蝴蝶等昆虫可以在雨雾中自由飞行，水黾及蚊子等小型水面昆虫可以在水面自由行走而不至于沉没[10]。关于这些生物材料表面的超疏水性能的研究目前已经取得了很多的研究成果。
1.2.2 超疏水表面制备方法
超疏水性表面可以通过两种方法来制备，一种是在疏水材料表面构建粗糙结构；另一种是在粗糙表面上修饰低表面能的物质[11]。超疏水表面的通过近年来的研究，在超疏水表面的制备方法上取得了很大的进展，通常的方法有溶胶凝胶法、化学蚀刻法、化学沉积法、模板法等，利用这些技术方法人们制备出了性能好的超疏水表面膜[12]。
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