热致相分离法制备PAN基共聚物微孔膜及性能研究
发布时间:2021-01-24 08:06
聚丙烯腈(PAN)膜材料由于其优越的耐溶剂性、化学稳定性和生物亲和性引起了越来越广泛的关注,并被运用于油水分离、重金属吸附、染料脱除等各个领域。但PAN结构特殊,常用的PAN基膜材料的制备方法多为非溶剂致相分离法(NIPS),NIPS法制备PAN微孔膜需要大量的极性溶剂,造成溶剂的浪费和环境污染。与NIPS法相比,热致相分离(TIPS)法成膜过程中影响因素较少,制备出的微孔膜具有更好的孔结构和力学性能。为了提高PAN基膜材料的应用性,本论文以可熔融AN-MA共聚物及其不同条件下的水解产物为基体,采用TIPS法制备了水解AN-MA共聚物微孔膜(H-P(AN-MA))。研究了不同的碱类、水解时间和温度对微孔膜结构和性能的影响。实验发现,随着水解温度的提高,膜的纯水通量出现先增加后降低的趋势。在水解温度为30℃时,膜的纯水通量达到了最高值6712.7 L/m2h,相较未经水解的原膜提高了 24.7%。当以1 wt%的十二烷基硫酸钠(SDS)为添加剂时,膜表面孔结构连通性提高,纯水通量显著提高。当水解温度为70℃时,以1 wt%SDS为添加剂的膜纯水通量较未加入SDS的原膜提高了 2.3倍。当...
【文章来源】:天津工业大学天津市
【文章页数】:72 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
图1-1球晶结构(左)和双连续结构(右)??
剂体系;L-L相分离成型的膜断面则主要产生连续孔结构。??…八息.:??图1-1球晶结构(左)和双连续结构(右)??0.1?TIPS法热力学基础??1、S-L相分离的热力学平衡??对于主要产生S-L相分离的结晶性聚合物/稀释剂体系来说,S-L相分离主??要是聚合物结晶的过程,其理论主要由熔点降低理论来解释,公式为[|9】:??公式(M)??式中,分别为聚合物的和聚合物溶液的熔点,VdnVp分别为稀释??剂和熔融体系的摩尔体积;AHp为熔融体系摩尔热焓;X为聚合物与稀释剂之间??的Flory-Huggins相互作用参数;r为聚合物与稀释剂的摩尔体积比。??当聚合物/铸膜液体系的X的增大时,发生S-L相分离的温度也逐渐提高,??当X升高到一定程度时,降低聚合物初始浓度,体系则倾向于发生L-L相分离。??4??
Wavenumber?(cm')??图2-1?AN-MA共聚物及不同温度下水解AN-MA共聚物红外光谱图??图2-丨为AN-MA共聚物及其水解产物的红外光谱图。AN-MA共聚物在??2243?cm-1和1735?cm-1处出现明显的伸缩振动峰,分别对应聚合物中AN的-CN??基团特征峰和MA中的羰基(00)特征峰。但是当水解反应发生后,出现了在??3457?cm-1处的羟基(-OH)特征峰和1640?cnr1处酰胺基(-CONH-)特征峰,标志着??水解反应的发生。2243?cnr1处的-CN特征峰和1735?cnr1处C=0特征峰的峰强??显著降低,丨640?cnr1处的-CONH-特征峰的峰强提高,表明随着水解反应的进??行,共聚物中一部分-CN基团发生反应转换为-CONH-基团和-COO-基团。共聚??物中-00基团发生皂化反应,-C=0基团数显著减少,进一步表明水解反应成??功进行。??由此,AN-MA共聚物的水解反应可以分为两个部分:(1)共聚物中-CN基??团的水解反应;(2)共聚物中-C=0基团的皂化反应。这两个反应同时作用在水??
【参考文献】:
期刊论文
[1]热致相分离法-溶胶凝胶工艺制备丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物微孔膜[J]. 李玉林,谭林立,韩娜. 高分子材料科学与工程. 2017(08)
[2]我国水资源现状及发展趋向浅析[J]. 张舒. 城市建设理论研究(电子版). 2017(23)
[3]聚丙烯腈膜的碱改性及耐溶剂性能研究[J]. 邓兆龙,邓慧宇,李鼎,张小广,陈庆春,陈荣,余志伟,那兵. 化工新型材料. 2016(10)
[4]膜分离领域相关标准现状与发展需求[J]. 王学军,张恒,郭玉国. 膜科学与技术. 2015(02)
[5]中国膜科学技术的创新进展[J]. 徐南平,高从堦,金万勤. 中国工程科学. 2014(12)
[6]热致相分离法制备聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜[J]. 安亚欣,李凭力,吴浩赟,常贺英. 膜科学与技术. 2013(06)
[7]可熔融丙烯腈共聚物的组成及流变性与热性能[J]. 唐孝芬,韩娜,张荣,张兴祥. 高分子材料科学与工程. 2011(12)
[8]聚丙烯腈超滤膜的制备[J]. 方超平,苏仪,万印华. 化学工程. 2011(07)
[9]膜分离技术概述[J]. 陈麟凤. 能源与环境. 2011(02)
[10]高分子分离膜的研究及应用[J]. 邢英. 广东化工. 2011(01)
博士论文
[1]聚丙烯腈多孔材料的热致相分离法制备及其应用基础研究[D]. 吴青芸.浙江大学 2013
[2]热致相分离法制备亲水性微孔膜及其改性研究[D]. 周婧.复旦大学 2009
[3]热致相分离法制备PVDF微孔膜的结构控制与性能研究[D]. 计根良.浙江大学 2008
[4]膜分离过程的优化与控制方法研究[D]. 王磊.大连理工大学 2007
硕士论文
[1]丙烯腈—丙烯酸甲酯共聚物微孔膜的制备与表征[D]. 李玉林.天津工业大学 2017
[2]两性离子改性聚丙烯腈超滤膜抗蛋白质污染性研究[D]. 程强.北京化工大学 2013
[3]热致相分离法制备PVDF膜的研究[D]. 卢季.宁波大学 2013
[4]多壁碳纳米管/聚丙烯腈共混超滤膜的制备及性能研究[D]. 高翔宇.大连理工大学 2012
[5]高性能聚丙烯腈的合成与表征[D]. 陈玲玲.哈尔滨工程大学 2011
本文编号:2996905
【文章来源】:天津工业大学天津市
【文章页数】:72 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
图1-1球晶结构(左)和双连续结构(右)??
剂体系;L-L相分离成型的膜断面则主要产生连续孔结构。??…八息.:??图1-1球晶结构(左)和双连续结构(右)??0.1?TIPS法热力学基础??1、S-L相分离的热力学平衡??对于主要产生S-L相分离的结晶性聚合物/稀释剂体系来说,S-L相分离主??要是聚合物结晶的过程,其理论主要由熔点降低理论来解释,公式为[|9】:??公式(M)??式中,分别为聚合物的和聚合物溶液的熔点,VdnVp分别为稀释??剂和熔融体系的摩尔体积;AHp为熔融体系摩尔热焓;X为聚合物与稀释剂之间??的Flory-Huggins相互作用参数;r为聚合物与稀释剂的摩尔体积比。??当聚合物/铸膜液体系的X的增大时,发生S-L相分离的温度也逐渐提高,??当X升高到一定程度时,降低聚合物初始浓度,体系则倾向于发生L-L相分离。??4??
Wavenumber?(cm')??图2-1?AN-MA共聚物及不同温度下水解AN-MA共聚物红外光谱图??图2-丨为AN-MA共聚物及其水解产物的红外光谱图。AN-MA共聚物在??2243?cm-1和1735?cm-1处出现明显的伸缩振动峰,分别对应聚合物中AN的-CN??基团特征峰和MA中的羰基(00)特征峰。但是当水解反应发生后,出现了在??3457?cm-1处的羟基(-OH)特征峰和1640?cnr1处酰胺基(-CONH-)特征峰,标志着??水解反应的发生。2243?cnr1处的-CN特征峰和1735?cnr1处C=0特征峰的峰强??显著降低,丨640?cnr1处的-CONH-特征峰的峰强提高,表明随着水解反应的进??行,共聚物中一部分-CN基团发生反应转换为-CONH-基团和-COO-基团。共聚??物中-00基团发生皂化反应,-C=0基团数显著减少,进一步表明水解反应成??功进行。??由此,AN-MA共聚物的水解反应可以分为两个部分:(1)共聚物中-CN基??团的水解反应;(2)共聚物中-C=0基团的皂化反应。这两个反应同时作用在水??
【参考文献】:
期刊论文
[1]热致相分离法-溶胶凝胶工艺制备丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物微孔膜[J]. 李玉林,谭林立,韩娜. 高分子材料科学与工程. 2017(08)
[2]我国水资源现状及发展趋向浅析[J]. 张舒. 城市建设理论研究(电子版). 2017(23)
[3]聚丙烯腈膜的碱改性及耐溶剂性能研究[J]. 邓兆龙,邓慧宇,李鼎,张小广,陈庆春,陈荣,余志伟,那兵. 化工新型材料. 2016(10)
[4]膜分离领域相关标准现状与发展需求[J]. 王学军,张恒,郭玉国. 膜科学与技术. 2015(02)
[5]中国膜科学技术的创新进展[J]. 徐南平,高从堦,金万勤. 中国工程科学. 2014(12)
[6]热致相分离法制备聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜[J]. 安亚欣,李凭力,吴浩赟,常贺英. 膜科学与技术. 2013(06)
[7]可熔融丙烯腈共聚物的组成及流变性与热性能[J]. 唐孝芬,韩娜,张荣,张兴祥. 高分子材料科学与工程. 2011(12)
[8]聚丙烯腈超滤膜的制备[J]. 方超平,苏仪,万印华. 化学工程. 2011(07)
[9]膜分离技术概述[J]. 陈麟凤. 能源与环境. 2011(02)
[10]高分子分离膜的研究及应用[J]. 邢英. 广东化工. 2011(01)
博士论文
[1]聚丙烯腈多孔材料的热致相分离法制备及其应用基础研究[D]. 吴青芸.浙江大学 2013
[2]热致相分离法制备亲水性微孔膜及其改性研究[D]. 周婧.复旦大学 2009
[3]热致相分离法制备PVDF微孔膜的结构控制与性能研究[D]. 计根良.浙江大学 2008
[4]膜分离过程的优化与控制方法研究[D]. 王磊.大连理工大学 2007
硕士论文
[1]丙烯腈—丙烯酸甲酯共聚物微孔膜的制备与表征[D]. 李玉林.天津工业大学 2017
[2]两性离子改性聚丙烯腈超滤膜抗蛋白质污染性研究[D]. 程强.北京化工大学 2013
[3]热致相分离法制备PVDF膜的研究[D]. 卢季.宁波大学 2013
[4]多壁碳纳米管/聚丙烯腈共混超滤膜的制备及性能研究[D]. 高翔宇.大连理工大学 2012
[5]高性能聚丙烯腈的合成与表征[D]. 陈玲玲.哈尔滨工程大学 2011
本文编号:2996905
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/2996905.html