平衡反应是自然界中的常见现象,它限制了化学反应在给定温度、压力、浓度、配比等条件下的最大转化率,在有机液相化学反应如酯化、硝化、缩酮、酰化等化学工业中的重要反应中尤为常见。同时,这类反应还多存在产物或原料的热稳定性差、副反应多、连串反应等问题。如何有效地提高这类反应的产率并进而提高其原料利用率、减轻后续分离过程的能耗是困扰有机化工生产的一个重要难题。本文提出采用浸没沉淀相转化法制备一种具有反应-分离双功能的,类似于“三明治复合结构”的,具有疏松多孔催化层的复合活性催化膜,构筑了一种新型的多功能反应器——活性渗透汽化膜反应器,用于有机液相平衡反应的研究。“三明治”复合结构为：顶层为疏松多孔的聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVA)催化层,其中通过相转化法将催化剂(固体酸,生物酶等)固定；中间为致密的选择性分离层,膜材料同样为PVA；底层为多孔聚醚砜(Polyethersulfone, PES)支撑层,起到机械支持作用。通过对复合膜结构尤其是催化层多孔结构的制备和优化,系统考察了催化层的催化活性,并通过丁醇水的脱除实验,研究了复合活性催化膜的分离特性,最后用乙酸／正丁醇合成乙酸正丁酯的反应为探针,考察了不同操作条件下该反应在多孔催化层CAMR (Catalytically Active Membrane Reactor)中反应和分离的特性,并通过与传统IMR (Inert Membrane Reactor)和致密催化层CAMR对比,探讨了膜反应器内不同组分随时间变化规律,研究其传质行为的特点和规律,尝试分析了活性膜反应器耦合强化机理,证明本文所制备的复合催化膜能进一步强化对反应转化率的提升,进而进一步提高原料的时空转化率。最后将本文提出的浸没沉淀相转化法制备复合催化膜拓展到固体催化体系和生物催化体系,表面该方法具有一定的通用性。对于制备纯PVA多孔膜和多孔催化膜,PVA浓度对成膜结构有较大影响,在PVA浓度为5wt.%时,形成胶粒状结构,而当PVA浓度为10wt.%时,形成封闭的胞腔或蜂巢状结构。凝固浴温度升高,有利于缩短成膜时间。在制备多孔催化膜时,催化剂浓度在10wt.%较为合适,催化剂浓度进一步升高,趋向于形成致密皮层,不利于成膜的多孔性。不同催化剂对探针反应的催化活性顺序为：致密催化层≈胶粒状催化层(PVA浓度5wt.%)>游离催化剂>胞腔状催化层(PVA浓度10wt.%)>无催化剂。利用取得到动力学数据建立了拟均相模型,模型预测结果与实验值吻合良好。通过丁醇水的渗透汽化脱水实验,致密催化层CAMR中由于催化层为致密结构且膜厚较大,所以通量最小,组分扩散阻力最大,而在多孔催化层CAMR中由于催化层为疏松多孔结构,其通量较大,说明多孔结构有利于降低组分的传质阻力,不仅能改善反应物向催化位点的扩散,同时能够提高产物向膜后侧的传递,从而提高水的原位脱除作用,有利于实现真正的“原位”脱除。在反应-分离耦合强化实验中,在IMR,致密催化层CAMR和多孔催化层CAMR中,乙酸和正丁醇随时间同步减小,乙酸正丁酯和水在刚开始阶段同步上升,但一段时间之后,水的浓度变化与乙酸正丁酯的浓度曲线发生偏离,由于水的脱除速率大于水的生成速率,在膜反应器内水的浓度曲线出现拐点,逐渐随时间下降。提高温度能进一步提高乙酸的转化率。总通量的变化同样有两个阶段：在反应前期,通量先逐渐升高,达到拐点后逐渐下降。在85℃时,在多孔催化层CAMR中,前侧水浓度在28h时将为0,此后在膜反应器内不能检测到水,但后侧通量表明此时反应不断进行,水不断的脱除。说明在此时间以后,产物实现了真正的原位脱除作用,即生成一分子水,立即向膜下游侧扩散从而脱除。这种效果随着催化剂负载量减小更明显,在催化剂负载量将为2.25g/L时,前侧水浓度在23.5h即为O。说明实现真正原位脱除的关键在于合理调节催化膜的催化性能和分离性能。通过IMR和多孔催化层CAMR的对比,证明本文制备的复合催化膜能够进一步实现过程强化,由于水在膜表面生成,水的推动力更大,使得水的通量更大,最终表现在乙酸的转化率要更高。在约35.5 h时,IMR中乙酸转化率仅约75%,而在多孔催化层CAMR中,乙酸转化率达到约85%。而在致密催化层CAMR和多孔催化层CAMR对比中,由于多孔催化层传质阻力更低的优点,水的生成速率和脱除速率均更快,反应转化率更高。本文提出的利用浸没沉淀相转化法制备具有多孔催化层的复合催化膜的方法具有一定通用性。IER/PVA/PES复合催化膜同样能实现对水的原位移除,实现转化率的强化,并且膜结构在使用前后并未发生明显变化。而Lipase/PVA/PES复合催化膜能保持酶的生物活性,同时也能实现转化率的进一步强化。