有机物结构特性与其在甲基硅橡胶膜中渗透萃取效果关系研究

发布时间：2017-06-26 13:18

  本文关键词：有机物结构特性与其在甲基硅橡胶膜中渗透萃取效果关系研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：有机物的分子结构包含了决定其物理、化学等方面性质的信息,因此,有机物的宏观性质与其微观结构存在必然联系。分子结构表征(MSC)方法是利用分子结构参数对分子结构特性进行定量描述的方法。膜渗透萃取技术是近年来发展较快的一种新型膜分离技术。该技术利用硅橡胶膜对有机物的选择透过性,实现对目标有机物的分离与回收。目前国内外关于膜渗透萃取技术的研究中,往往针对组分单一的有机废水,且涉及工艺参数研究较多,关于硅橡胶膜对有机物选择性萃取的研究较少。本文以甲基硅橡胶膜作为分离介质,选取了有机废水中常见的三类污染物作为研究对象,同时选取了10种结构参数对有机物的结构特性进行表征。通过分析结构参数与有机物在甲基硅橡胶膜中渗透萃取效果的关系,探讨有机物结构特性对甲基硅橡胶膜选择性萃取有机物的影响,并找出主要影响因子,为研究甲基硅橡胶膜对废水中不同成分有机污染物的选择性萃取提供依据。研究结果表明：甲基硅橡胶膜对有机物的选择透过性与有机物本身的结构特性密切相关。苯胺类、苯酚类以及低分子有机酸三类有机物的亲疏水特性是影响其在甲基硅橡胶膜中渗透萃取效果的主要因素,物质的疏水性越强,越容易萃取进入硅橡胶膜。从结构参数的角度来分析,有机物的辛醇／水分配系数以及溶解度是影响萃取效果的主要参数,随着辛醇／水分配系数的升高或溶解度的降低,三类有机物在硅橡胶膜内的萃取率逐渐升高。而透过率均随辛醇/水分配系数的升高而表现出先升高后降低的变化趋势,其最优值分别为lgP=1.14(苯胺类)、1gP=1.54(苯酚类)以及1gP=1.87(有机酸类)。有机物分子大小对其渗透萃取效果也有一定的影响,但并不是主要影响因子。对于可被萃取的物质,以有机物的酸解离常数为依据,通过调节溶液pH值使其在水溶液中的分子态含量增加,可以起到提高萃取率以及透过率的作用。另外,由于混合物相比单一物质推动力降低及不同有机物的萃取存在竞争机制的原因,混合液中有机物的萃取率以及透过率比单物质均有所降低。最后,采用多元逐步回归的方法建立了有机物结构参数与萃取率以及透过率的回归模型,结果表明辛醇／水分配系数、分子中最大的原子净正电荷、酸解离常数以及分子摩尔体积四个结构参数对有机物的萃取率有影响,透过率主要受到辛醇/水分配系数以及分子极化率两个结构参数的影响。
【关键词】：均质硅橡胶膜 渗透萃取效果 有机物结构参数
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 1 前言12-21
• 1.1 有机物结构与其特性的关系12-16
• 1.1.1 有机物结构对其宏观特性的影响概述12
• 1.1.2 有机物分子结构的表征方法12-13
• 1.1.3 有机物结构与其特性关系研究进展13-16
• 1.2 渗透萃取技术概述16-19
• 1.2.1 渗透萃取技术原理16
• 1.2.2 常用渗透萃取膜材料及膜组件16-17
• 1.2.3 硅橡胶膜渗透萃取技术研究进展17-19
• 1.3 选题依据及研究内容和意义19-21
• 1.3.1 选题依据19
• 1.3.2 研究意义19-20
• 1.3.3 研究内容20
• 1.3.4 技术路线图20-21
• 2 实验部分21-27
• 2.1 实验仪器和试剂21-22
• 2.1.1 实验仪器21
• 2.1.2 实验试剂21-22
• 2.2 实验材料22-23
• 2.3 实验原理23
• 2.4 实验装置及流程23-24
• 2.4.1 萃取实验流程23
• 2.4.2 透过实验流程23-24
• 2.5 实验设计24
• 2.5.1 有机物的萃取实验24
• 2.5.2 有机物的透过实验24
• 2.6 分析方法24-27
• 2.6.1 膜材料的表征24
• 2.6.2 有机物结构参数的获取方法24-25
• 2.6.3 有机物含量的表征方法25
• 2.6.4 混合液分离测定方法25-26
• 2.6.5 有机物萃取率和透过率的计算方法26
• 2.6.6 结构参数与萃取率以及透过率相关性分析方法26-27
• 3 苯胺类有机物结构特性与其渗透萃取效果关系研究27-39
• 3.1 引言27
• 3.2 膜材料表征27-28
• 3.2.1 扫描电镜(SEM)表征27
• 3.2.2 接触角(OCA)表征27-28
• 3.3 苯胺类有机物的结构参数28-29
• 3.4 苯胺类有机物的萃取率以及透过率29-31
• 3.5 苯胺类有机物结构参数与萃取率的相关矩阵31-32
• 3.6 苯胺类有机物结构参数与萃取率以及透过率的关系32-36
• 3.6.1 辛醇/水分配系数(lgP)与萃取率以及透过率的关系32
• 3.6.2 溶解度(S)与萃取率以及透过率的关系32-33
• 3.6.3 解离常数(pKa)与萃取率以及透过率的关系33-35
• 3.6.4 摩尔体积(V_m)与萃取率以及透过率的关系35-36
• 3.7 多组分苯胺类有机物在甲基硅橡胶膜中的渗透萃取效果研究36-37
• 3.7.1 苯胺类有机物混合前后萃取率以及透过率的变化36
• 3.7.2 苯胺类混合液中各组分在不同时间的透过率36-37
• 3.8 本章小结37-39
• 4 苯酚类有机物结构特性与其渗透萃取效果关系研究39-50
• 4.1 引言39
• 4.2 苯酚类有机物的结构参数39-40
• 4.3 苯酚类有机物的萃取率以及透过率40-42
• 4.4 苯酚类有机物结构参数与萃取率的相关矩阵42-43
• 4.5 苯酚类有机物结构参数与萃取率以及透过率的关系43-47
• 4.5.1 辛醇/水分配系数(lgP)与萃取率以及透过率的关系43
• 4.5.2 溶解度(S)与萃取率以及透过率的关系43-44
• 4.5.3 解离常数(pKa)与萃取率以及透过率的关系44-45
• 4.5.4 摩尔体积(V_m)与萃取率以及透过率的关系45-46
• 4.5.5 分子极化率(α)与萃取率以及透过率的关系46
• 4.5.6 偶极矩(μ)与萃取率以及透过率的关系46-47
• 4.6 多组分苯酚类有机物在甲基硅橡胶膜中的渗透萃取效果研究47-49
• 4.6.1 苯酚类有机物混合前后萃取率以及透过率的变化47-48
• 4.6.2 苯酚类混合液中各组分在不同时间的透过率48-49
• 4.7 本章小结49-50
• 5 低分子有机酸类物质结构特性与其渗透萃取效果关系研究50-62
• 5.1 引言50
• 5.2 低分子有机酸类物质的结构参数50-53
• 5.3 低分子有机酸类物质的萃取率以及透过率53
• 5.4 低分子有机酸类物质结构参数与萃取率的相关矩阵53-55
• 5.5 低分子有机酸类物质的结构参数与萃取率以及透过率的关系55-59
• 5.5.1 辛醇/水分配系数(lgP)与萃取率以及透过率的关系55
• 5.5.2 溶解度(S)与萃取率以及透过率的关系55-56
• 5.5.3 解离常数(pKa)与萃取率以及透过率的关系56-58
• 5.5.4 摩尔体积(V_m)与萃取率以及透过率的关系58-59
• 5.5.5 分子极化率(α)与萃取率以及透过率的关系59
• 5.6 多组分有机酸类物质在甲基硅橡胶膜中的渗透萃取效果研究59-60
• 5.6.1 低分子有机酸混合前后萃取率以及透过率的变化59
• 5.6.2 低分子有机酸类混合液中各组分在不同时间的透过率59-60
• 5.7 本章小结60-62
• 6 回归方程的建立62-67
• 6.1 有机物萃取率的回归模型62-65
• 6.2 有机物透过率的回归模型65-66
• 6.3 本章小结66-67
• 7 结论与创新点及展望67-69
• 7.1 结论67
• 7.2 创新点67
• 7.3 展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-75
• 攻读硕士期间发表的学术论文目录75-76
• 获奖情况76-77
• 项目支持77-78

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