醋酸是一种常见有机物和重要工业原料，在化工、轻工、食品、医药、纺织和染料等行业得到广泛应用^{[1, 2]}。2015年全球醋酸需求量为1300万吨，据估算2020年的醋酸需求量将高达1800万吨^[3]。随着世界人口增长和经济持续发展，醋酸需求量呈持续升高的态势。在利用醋酸制备其下游产品的过程中常常会遇到醋酸和水的分离问题。醋酸和水的沸点相近且相对挥发度低，因此，当利用精馏分离醋酸/水混合物时需要较大的回流比和数量较多的塔板以保证分离效果^{[3, 4]}。这大大增加了精馏过程的操作成本和设备成本。与传统工艺相比，渗透汽化技术具有节能、环保、设备尺寸小和流程简单等优势，在恒沸体系和近沸点混合物分离领域得到人们的广泛关注^[5-8]。

制备分离性能优良，稳定性好的渗透汽化膜是PV技术的核心。高分子材料因其成本低、种类多且成膜性好等优点而备受青睐。为了得到适用于对醋酸/水混合物的渗透汽化膜，研究人员围绕聚乙烯醇^[9-11]，海藻酸钠^{[12, 13]}，聚苯砜^[3]，磺化聚苯并咪唑^[14]和壳聚糖^[15]等优先透水的亲水性材料开展了细致的研究工作。值得注意的是，当醋酸含量较大时，醋酸/水混合物具有腐蚀性，会使膜材料迅速老化，从而影响膜的性质和分离性能^[10]。因此，大部分高分子膜存在稳定性差、选择性低等缺点。为了解决上述问题，研究人员致力于开发耐酸高分子膜。Chen等^[16]对工程塑料材料聚芳醚酮进行磺化改性以提高其亲水性，所得渗透汽化膜对醋酸/水混合物的渗透通量和分离因子都保持在较高的水平。酚酞侧基聚芳醚砜(polyarylethersulfone with cardo, PES-C)也是一种具有良好机械性能和热稳定性的工程塑料，其抗污染，耐菌，耐热，尤其是耐酸碱性能优良，常被用来制备超滤膜，质子交换膜和气体分离膜^[17-19]，但在渗透汽化分离领域的应用研究较少。Han等^[20]通过PES-C与硫酸反应成功在PES-C的苯环上引入磺酸基团得到磺化酚酞侧基聚芳醚砜(sulfonated polyarylethersulfone with cardo, SPES-C)，实验结果表明，磺酸基团的引入可以增加材料的亲水性并降低其结晶度。因此，可以预期SPES-C适用于醋酸/水混合物渗透汽化分离。

通过在高分子相中引入无机相所得杂化膜兼具高分子材料和无机材料的优点而成为研究热点之一^[21-24]。近年来，以氧化石墨烯(GO)为填充物的杂化膜的研究已经展开^[25-27]，所得杂化膜的分离性能得到了较大的提升。四乙烯五胺修饰的还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide modified by tetraethylene pentamine, rGO-TEPA)是GO的衍生物之一，其在渗透汽化领域内的应用尚未见文献报道。rGO-TEPA纳米片基面上存在大量的亲水性含氧基团和氨基，将其引入到SPES-C高分子相中可以进一步提高杂化膜的亲水性；另外，rGO-TEPA上氨基和SPES-C上磺酸基团通过静电力相互作用，两相的相容性得到提高的同时，杂化膜的酸稳定性也会增强。

基于上述讨论，改论文将rGO-TEPA填充到SPES-C高分子相中制备了一系列SPES-C/rGO-TEPA杂化膜，对杂化膜微观结构和热稳定性进行了表征并将其用于醋酸的渗透汽化脱水。通过分离性能测试确定了rGO-TEPA的最佳填充量，最后考察了料液组成，料液温度，操作时间对最佳填充量杂化膜分离性能的影响。

论文题目：耐酸型磺化酚酞侧基聚芳醚砜/氨基化石墨烯杂化膜及渗透汽化醋酸脱水性能

图1 膜微观结构示意图和SEM图