PDPA耐溶剂纳滤膜及其溶剂渗透机理

发布时间：2017-09-04 00:38

  本文关键词：PDPA耐溶剂纳滤膜及其溶剂渗透机理

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【摘要】：聚二苯基乙炔(Poly(diphenylacetylene), PDPA)具有优异的热稳定性和气体渗透性能,而且不溶于任何常规有机溶剂,是一种潜在的耐溶剂纳滤(Solvent Resistant Nanofiltration, SRNF)膜材料。本文考察了PDPA作为SRNF膜材料的可行性,较为系统地研究了PDPA均质膜的有机溶剂渗透性能和罗红霉素截留性能,并初步探讨了PDPA的有机溶剂传递机理。首先,采用溶剂挥发法制备聚[1-(4-三甲基硅基)-苯基-2-苯乙炔](PTMSDPA)均质膜,经三氟乙酸脱硅化反应成功制PDPA均质膜。PDPA均质膜具有稳定的乙醇渗透通量,乙醇渗透通量随着温度的升高而增大,二者的关系符合Arrhenius方程。渗透活化能和粘流活化能的比值Ej/Eμ为1.19,说明乙醇在PDPA均质膜中的渗透过程不能用纯粘性流机理描述。12种常规有机溶剂的渗透行为和乙醇类似。其次,考察了PDPA均质膜的溶剂渗透性能,采用Spearman秩相关系数(rs)法分析有机溶剂的物性参数(粘度、溶胀度、摩尔体积、介电常数、膜-溶剂表面张力差和膜-溶剂溶解度参数差)与渗透通量的相关性,回归分析PDPA均质膜的溶剂传递机理。对于醇类同系物,所考察的物性参数对渗透通量的影响都比较显著。对于不同类型的溶剂,渗透通量受溶剂物性参数的共同影响。膜-溶剂溶解度参数差、粘度和溶胀度的秩相关系数rs值较高,t检验显示分别在P=0.01、P=0.05和P=0.1水平上显著相关,而摩尔体积、介电常数和膜-溶剂表面张力差与通量则没有显著相关性,说明在本文研究范围内,膜-溶剂溶解度参数差、粘度和溶胀度是影响PDPA膜通量的主要因素。通过回归分析,发现基于孔流机理的Hagen-Poiseuille模型和Jonsson模型能够很好描述醇类溶剂的传质过程。然而,非醇类溶剂的渗透过程不能用常见的五种传递模型描述,溶剂渗透不再是单一的孔流机理或溶解-扩散机理。最后,研究了PDPA耐溶剂纳滤膜对罗红霉素／甲醇和罗红霉素/N,N--甲基甲酰胺溶液的截留性能。结果表明：罗红霉素的截留率约为97%。和传统的罗红霉素提纯方法(减压蒸馏／重结晶)相比,PDPA耐溶剂纳滤膜分离技术具有更高的罗红霉素收率,是潜在的高效分离提纯罗红霉素新技术。
【关键词】：PDPA 耐溶剂纳滤 物性参数 传质机理 罗红霉素
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 文献综述9-30
• 1.1 耐溶剂纳滤技术9-11
• 1.1.1 耐溶剂纳滤技术的发展9-10
• 1.1.2 耐溶剂纳滤膜的分离特征10-11
• 1.2 耐溶剂纳滤膜及其性能11-16
• 1.2.1 耐溶剂纳滤膜的性能表征11
• 1.2.2 耐溶剂纳滤膜的制备11-12
• 1.2.3 耐溶剂纳滤膜材料12-16
• 1.3 耐溶剂纳滤膜的传质16-26
• 1.3.1 有机相纳滤过程主要传质模型16-21
• 1.3.2 有机相纳滤传质机理的研究现状21-26
• 1.4 耐溶剂纳滤膜的应用26-28
• 1.4.1 在医药行业中的应用26-27
• 1.4.2 在催化剂回收过程中的应用27-28
• 1.4.3 其它领域中的应用28
• 1.5 课题研究意义及内容28-30
• 2 实验部分30-37
• 2.1 实验原料及设备30-31
• 2.1.1 实验原料30
• 2.1.2 实验设备30-31
• 2.2 实验方法31-33
• 2.2.1 PDPA均质膜的制备31-32
• 2.2.2 PDPA膜的预处理32
• 2.2.3 渗透和截留实验32-33
• 2.2.4 溶胀吸附实验33
• 2.3 分析方法33-34
• 2.3.1 聚合物溶解度参数计算33-34
• 2.3.2 接触角法测定PDPA膜的表面张力34
• 2.3.3 红外光谱仪表征PTMSDPA和PDPA膜34
• 2.3.4 液相色谱仪分析溶质浓度34
• 2.4 统计学分析34-37
• 2.4.1 相关性分析34-35
• 2.4.2 回归分析35-36
• 2.4.3 标准误差36-37
• 3 结果与讨论37-53
• 3.1 PTMSDPA和PDPA膜的红外表征结果37
• 3.2 操作条件对渗透通量的影响37-41
• 3.2.1 时间对渗透通量的影响37-38
• 3.2.2 温度对渗透通量的影响38-40
• 3.2.3 压力对渗透通量的影响40-41
• 3.3 溶剂物性参数对渗透通量的影响41-45
• 3.3.1 醇类溶剂物性参数对通量的影响42
• 3.3.2 不同类型溶剂物性参数对通量的影响42-45
• 3.3.3 影响通量主要因素的分析45
• 3.4 PDPA耐溶剂纳滤的溶剂传递机理45-51
• 3.4.1 醇类溶剂纳滤传递机理46-49
• 3.4.2 非醇类有机溶剂纳滤传递机理49-51
• 3.5 罗红霉素分离性能51-53
• 结论53-54
• 参考文献54-62
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况62-63
• 致谢63-64

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