混胺交联增强聚醚酰亚胺纳滤膜耐溶剂性的研究
发布时间：2020-12-12 20:29
在全球能源资源日益紧张,污染日益加重的今天,低能耗,零污染的生产工艺是适应可持续发展必然选择。膜分离工艺具有节能,无二次污染,高效,操作简单等优点,这使得膜分离技术在海水淡化,制药工业,精细化工等领域都有广泛应用。由于有机溶剂在石油化工,精细化工以及制药工业应用广泛,所以耐溶剂纳滤膜的研发日益重要。本文针对聚酰胺耐溶剂纳滤膜在强极性非质子溶剂DMF中的稳定性和分离性能进行研究。主要工作如下:首先用不同长度,不同种类混胺（EDA/DAB,EDA/HAD,EDA/XDA）作为交联剂制备PEI支撑层,用BTC的正己烷溶液作为油相单体与交联膜表面游离胺基界面聚合制备复合纳滤膜,考察复合膜对DMF-RB的分离效果。并从交联支撑层的化学结构分析其产生耐溶剂性差异的原因,从耐溶剂复合膜的分离层的化学结构,微观形貌,表面亲疏水性分析其分离性能差异的原因。得到交联剂EDA/XDA制备的复合膜耐溶剂性能最佳。为了进一步探究EDA和XDA这两种胺在耐溶剂中的作用,本文又更细致的分析了不同比例EDA/XDA制备复合纳滤膜的分离效果,并对复合膜进行了必要的表征,对其化学结构和微观结构进行分析。最终得到在DMF中...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SRNF膜的设计四种方法及其不同类型的工业应用（ISA-整体蒙皮不对称；MMM混合基质膜；TFC-薄复合膜，TFN-薄膜纳米复合材料）
聚酰亚胺（PI）具有其优异的化学稳定性，导热性，热稳定性和机械强度。而且还可以溶于 NMP，DMF，DMAc，DMSO 等有机溶剂，方便成膜。因此PI 是制备 ISA 最广泛的材料之一。但是由于 PI 容易溶于各种溶剂，为了提高PI 膜的耐溶剂性能需要对这些膜进行进一步的修饰，以提高 PI 膜的耐溶剂性能。目前修饰 PI 膜增加其耐溶剂性的方法为交联法。使用二异氰酸酯作为交联剂，交联聚酰胺-酰亚胺（PAI，Torlon），使用二异氰酸酯成功地将膜交联[120]。具体而言，处理来自 SolSep B.V.的商业 PAI 膜与六亚甲基二异氰酸酯（HMDI）以允许 PAI 聚合物的酰胺基团和异氰酸酯基团之间交联的 HDMI。成功得到交联膜。用异氰酸酯交联 PAI 的具体反应机理如图 1-2 所示。交联后的膜表现出对 NMP 的很好的耐受性和良好的机械性能。在 120oC 下对交联膜进行热处理后不会出现酰亚胺化。交联剂本质是一种能在线型分子间起架桥作用，使多个线型分子相互键合交联成网状结构的物质。Hendrix 等人用市售的双酚酸和二氟二苯甲酮作为交联剂合成含有戊酸官能团的改性 PEEK[121]。
图 1-3 XDA 交联 Matrimid 的机理Fig. 1-3. Mechanism of crosslinking of Matrimid with XDA不同的胺作为交联剂对耐溶剂纳滤膜得耐溶剂性有很大地影响。Hendrix等人使用乙二胺（EDA），己二胺（HDA）或者对苯二甲胺（XDA）对膜材料进行交联，得到耐溶剂纳滤膜[124]。发现 XDA 交联膜对 RB 的截留率为 95%，而对 DMF 的通量仅为<10 Lm-2h-1MPa-1。而乙二胺交联膜对 DMF 的渗透通量为 100 Lm-2h-1MPa-1，对 RB 的截留率仅为 85%左右。虽然二胺交联提高了 PI的耐溶剂性，但是当酰胺膜经过高温后会酰亚胺化，降低了膜对有机溶剂的耐受性。Toh 等人发现经 1,8-辛二胺（ODA）交联的 LenzingP84 膜在 100oC 退火后不溶于 DMF，但是在经过 150oC 退火后，交联膜变的可溶，因此 PI 膜交联一定要在酰亚胺化温度以下操作[125]。最近，本课题组[126]用 1,2,4,5-苯四甲酰氯（BTC）与乙二胺（EDA）和聚乙烯亚胺（Pei）合成了一种耐溶剂纳滤膜，该膜在 0.01g/L 甲醇-RB 溶液中具有良好得分离性能，但在极性非质子溶剂如DMSO 和 DMF 中通量为 0。乔等人[127]报道了用对二甲苯二胺（XDA）交联膜比 EDA 交联膜具有更高得疏水性。另外，聚酰亚胺膜可以用 XDA，EDA 或
【参考文献】：
期刊论文
[1]膜分离技术及其应用现状[J]. 陈萍虹,杨晓林,徐迪. 化工中间体. 2014(07)
[2]膜分离技术的研究进展及应用展望[J]. 王华,刘艳飞,彭东明,王福东,鲁曼霞. 应用化工. 2013(03)
[3]膜分离技术在水处理中的研究及应用进展[J]. 简武,冯玮隽,沈玲玲. 绿色科技. 2012(03)
[4]中药制药工业对膜科学技术的重大需求与关键问题[J]. 郭立玮. 中草药. 2009(12)
[5]膜分离技术在果蔬汁加工中的应用进展[J]. 孔祥建,蒋和体,杜庆. 饮料工业. 2008(04)
[6]膜分离技术及其在农产品加工中的应用[J]. 张鑫,刘岩,冯利青. 农产品加工(学刊). 2006(10)
[7]膜分离技术的应用及发展趋势[J]. 岳志新,马东祝,赵丽娜,赵寒梅. 云南地理环境研究. 2006(05)
[8]膜分离技术在环保中的应用研究和进展[J]. 陈颖敏,李育宏,李亮. 环境科学动态. 2004(02)
[9]膜分离技术的发展及其工业应用[J]. 朱智清. 化工技术与开发. 2003(01)
[10]浸入沉淀相转化法制膜[J]. 俞三传,高从堦. 膜科学与技术. 2000(05)
本文编号：2913226
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SRNF膜的设计四种方法及其不同类型的工业应用（ISA-整体蒙皮不对称；MMM混合基质膜；TFC-薄复合膜，TFN-薄膜纳米复合材料）
聚酰亚胺（PI）具有其优异的化学稳定性，导热性，热稳定性和机械强度。而且还可以溶于 NMP，DMF，DMAc，DMSO 等有机溶剂，方便成膜。因此PI 是制备 ISA 最广泛的材料之一。但是由于 PI 容易溶于各种溶剂，为了提高PI 膜的耐溶剂性能需要对这些膜进行进一步的修饰，以提高 PI 膜的耐溶剂性能。目前修饰 PI 膜增加其耐溶剂性的方法为交联法。使用二异氰酸酯作为交联剂，交联聚酰胺-酰亚胺（PAI，Torlon），使用二异氰酸酯成功地将膜交联[120]。具体而言，处理来自 SolSep B.V.的商业 PAI 膜与六亚甲基二异氰酸酯（HMDI）以允许 PAI 聚合物的酰胺基团和异氰酸酯基团之间交联的 HDMI。成功得到交联膜。用异氰酸酯交联 PAI 的具体反应机理如图 1-2 所示。交联后的膜表现出对 NMP 的很好的耐受性和良好的机械性能。在 120oC 下对交联膜进行热处理后不会出现酰亚胺化。交联剂本质是一种能在线型分子间起架桥作用，使多个线型分子相互键合交联成网状结构的物质。Hendrix 等人用市售的双酚酸和二氟二苯甲酮作为交联剂合成含有戊酸官能团的改性 PEEK[121]。
图 1-3 XDA 交联 Matrimid 的机理Fig. 1-3. Mechanism of crosslinking of Matrimid with XDA不同的胺作为交联剂对耐溶剂纳滤膜得耐溶剂性有很大地影响。Hendrix等人使用乙二胺（EDA），己二胺（HDA）或者对苯二甲胺（XDA）对膜材料进行交联，得到耐溶剂纳滤膜[124]。发现 XDA 交联膜对 RB 的截留率为 95%，而对 DMF 的通量仅为<10 Lm-2h-1MPa-1。而乙二胺交联膜对 DMF 的渗透通量为 100 Lm-2h-1MPa-1，对 RB 的截留率仅为 85%左右。虽然二胺交联提高了 PI的耐溶剂性，但是当酰胺膜经过高温后会酰亚胺化，降低了膜对有机溶剂的耐受性。Toh 等人发现经 1,8-辛二胺（ODA）交联的 LenzingP84 膜在 100oC 退火后不溶于 DMF，但是在经过 150oC 退火后，交联膜变的可溶，因此 PI 膜交联一定要在酰亚胺化温度以下操作[125]。最近，本课题组[126]用 1,2,4,5-苯四甲酰氯（BTC）与乙二胺（EDA）和聚乙烯亚胺（Pei）合成了一种耐溶剂纳滤膜，该膜在 0.01g/L 甲醇-RB 溶液中具有良好得分离性能，但在极性非质子溶剂如DMSO 和 DMF 中通量为 0。乔等人[127]报道了用对二甲苯二胺（XDA）交联膜比 EDA 交联膜具有更高得疏水性。另外，聚酰亚胺膜可以用 XDA，EDA 或
【参考文献】：
期刊论文
[1]膜分离技术及其应用现状[J]. 陈萍虹,杨晓林,徐迪. 化工中间体. 2014(07)
[2]膜分离技术的研究进展及应用展望[J]. 王华,刘艳飞,彭东明,王福东,鲁曼霞. 应用化工. 2013(03)
[3]膜分离技术在水处理中的研究及应用进展[J]. 简武,冯玮隽,沈玲玲. 绿色科技. 2012(03)
[4]中药制药工业对膜科学技术的重大需求与关键问题[J]. 郭立玮. 中草药. 2009(12)
[5]膜分离技术在果蔬汁加工中的应用进展[J]. 孔祥建,蒋和体,杜庆. 饮料工业. 2008(04)
[6]膜分离技术及其在农产品加工中的应用[J]. 张鑫,刘岩,冯利青. 农产品加工(学刊). 2006(10)
[7]膜分离技术的应用及发展趋势[J]. 岳志新,马东祝,赵丽娜,赵寒梅. 云南地理环境研究. 2006(05)
[8]膜分离技术在环保中的应用研究和进展[J]. 陈颖敏,李育宏,李亮. 环境科学动态. 2004(02)
[9]膜分离技术的发展及其工业应用[J]. 朱智清. 化工技术与开发. 2003(01)
[10]浸入沉淀相转化法制膜[J]. 俞三传,高从堦. 膜科学与技术. 2000(05)
本文编号：2913226
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