聚酰胺/聚醚酰亚胺复合纳滤膜的制备及其性能研究
发布时间：2021-07-03 13:15
纳滤作为一种相对较新的膜分离技术,是一种以压力为驱动的介于反渗透和超滤之间的膜分离过程,它的截留分子量一般在200-1000范围内。纳滤因其操作压力低、能耗低、渗透通量高、截留率高等优点,在水处理、生物医药、食品工业、石油化工等领域的应用日益广泛。界面聚合法是制备复合纳滤膜最常用的方法,其中聚酰胺复合纳滤膜是商业化纳滤膜最主要的类型。但是在纳滤膜逐步从水溶液体系向有机溶剂体系发展的过程中,聚酰胺复合纳滤膜在实际应用中还存在对小分子量有机物截留率较低、渗透通量较低以及耐氯性和耐溶剂性较差等不足。针对以上存在的问题,本文通过选择合适的反应单体、制备方法和改性手段,分别研究了提高聚酰胺复合纳滤膜分离性能、耐氯性和耐溶剂性的方法,制备出了高分离性能的聚酰胺复合纳滤膜。首先,采用1,2,4,5-均苯四甲酰氯和间苯二胺在聚醚酰亚胺基膜上通过界面聚合法制备了聚酰胺酸复合纳滤膜,并选用乙二胺对聚酰胺酸复合纳滤膜进行改性处理,制备了结构稳定、截留分子量低的聚酰胺复合纳滤膜。其中优选的聚酰胺复合纳滤膜对葡萄糖水溶液的截留率和渗透通量分别为90.0%和25.0 L m-2 h-1 MPa-1;研究表明,膜结...
【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】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
四种膜分离过程对比图
图 1-2 纳滤发展过程中的重要记事[25]Figure 1-2 Summary of the most significant events during the development of NF[25]起初人们将所制备的纳滤膜主要应用在水溶液体系中，但是在实际的工业生产过程中有时还会涉及到有机溶剂，所以研究者们又将在水溶液体系中性能良好的纳滤膜尝试应用在了有机溶剂体系中，可是他们发现这种纳滤膜难以拓宽到非水溶液体系中使用，因为这种传统的纳滤膜会在有机溶剂体系中表现的极不稳定，甚至还有降解的现象发生[32]。因此，纳滤的研究发展又逐渐从水溶液体系推广到了有机溶剂体系，耐溶剂纳滤（Solvent resistant nanofiltration）也在这时开始受到越来越多人的关注和研究，图 1-2 中还列出了耐溶剂纳滤的发展记事。曾有研究认为亲水性的膜材料限制了纳滤膜在有机溶剂体系中的应用[33; 34]，所以从 1969 年美国道康宁公司（Dow Corning Corporation）报道了用含疏水基团有机硅的膜对传统蒸馏不能分离的混合物进行了分离试验开始[35]，人们就一直关注于含有有机硅的疏水性材料在有机溶剂中的分离研究。直到 1993年，美国科氏膜系统公司（Koch Membrane Systems）才将所研发的耐溶剂聚二
TC 系列等商业纳滤膜[117]。薄膜复合纳滤膜的制备包括超薄皮层和多部分的制备，其中超薄皮层决定了复合纳滤膜的分离性能，而多孔基到支撑皮层的作用，图 1-3 是薄膜复合纳滤膜的结构示意图。对于超薄皮层的制备，常选用两种反应活性极高的单体，分别溶于两溶的溶剂中，如水和正己烷；两种活泼单体即在不相溶的两相界面处生聚合反应，从而得到一层具有纳米级孔径的致密薄层。通过界面聚到的超薄皮层多为聚酰胺（PA）类薄膜，常选用的胺和酰氯反应单胺（MPD）、哌嗪（PIP）、均苯三甲酰氯（TMC）、间苯二甲酰氯（; 119]。对于多孔基膜的制备，近几年的研究中常采用 L-S 相转化法制膜作为多孔基膜，并且研究者们常将这种多孔基膜制备在无纺布上以的化学性能和机械性能。制备多孔基膜常用的材料有聚砜（PSF）、S）、聚丙烯腈（PAN）、聚酰亚胺（PI）、聚醚醚酮（PEEK）、聚偏氟DF）等[21]；常选用的溶剂有 N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N,N-二甲（DMAc）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基亚砜（DMSO）等[120]
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚酰胺反渗透膜的氯化机理及其耐氯改性研究进展[J]. 张林,黄海. 水处理技术. 2015(10)
[2]红外光谱和拉曼光谱的联系和区别[J]. 杨金梅,张海明,王旭,王彩霞,秦飞飞. 物理与工程. 2014(04)
[3]界面聚合法PI/PP耐溶剂复合纳滤膜的制备与表征[J]. 杨振生,张磊,张广厚,李春利. 化工学报. 2012(08)
[4]反渗透、纳滤膜技术脱除小分子有机物的研究进展[J]. 陈欢林,戴兴国,吴礼光. 膜科学与技术. 2009(03)
[5]原子力显微镜的基本原理及其方法学研究[J]. 朱杰,孙润广. 生命科学仪器. 2005(01)
[6]膜技术与可持续发展[J]. 褚良银,陈文梅. 膜科学与技术. 2003(06)
[7]X射线光电子能谱（XPS）[J]. 俞宏坤. 上海计量测试. 2003(04)
[8]常规扫描电子显微镜的特点和发展[J]. 干蜀毅. 分析仪器. 2000(01)
[9]纳滤[J]. 俞三传,张建飞,蔡惠如. 膜科学与技术. 1999(02)
[10]高分子纳滤膜的研究及进展[J]. 梁雪梅,陆晓峰,王彬芳,许汝谟. 功能高分子学报. 1999(01)
硕士论文
[1]聚醚酰亚胺耐溶剂纳滤膜的制备与表征[D]. 张媛.北京化工大学 2013
[2]聚酰亚胺/聚丙烯复合纳滤膜及其过程应用研究[D]. 孔祥森.河北工业大学 2013
本文编号：3262653
【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】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
四种膜分离过程对比图
图 1-2 纳滤发展过程中的重要记事[25]Figure 1-2 Summary of the most significant events during the development of NF[25]起初人们将所制备的纳滤膜主要应用在水溶液体系中，但是在实际的工业生产过程中有时还会涉及到有机溶剂，所以研究者们又将在水溶液体系中性能良好的纳滤膜尝试应用在了有机溶剂体系中，可是他们发现这种纳滤膜难以拓宽到非水溶液体系中使用，因为这种传统的纳滤膜会在有机溶剂体系中表现的极不稳定，甚至还有降解的现象发生[32]。因此，纳滤的研究发展又逐渐从水溶液体系推广到了有机溶剂体系，耐溶剂纳滤（Solvent resistant nanofiltration）也在这时开始受到越来越多人的关注和研究，图 1-2 中还列出了耐溶剂纳滤的发展记事。曾有研究认为亲水性的膜材料限制了纳滤膜在有机溶剂体系中的应用[33; 34]，所以从 1969 年美国道康宁公司（Dow Corning Corporation）报道了用含疏水基团有机硅的膜对传统蒸馏不能分离的混合物进行了分离试验开始[35]，人们就一直关注于含有有机硅的疏水性材料在有机溶剂中的分离研究。直到 1993年，美国科氏膜系统公司（Koch Membrane Systems）才将所研发的耐溶剂聚二
TC 系列等商业纳滤膜[117]。薄膜复合纳滤膜的制备包括超薄皮层和多部分的制备，其中超薄皮层决定了复合纳滤膜的分离性能，而多孔基到支撑皮层的作用，图 1-3 是薄膜复合纳滤膜的结构示意图。对于超薄皮层的制备，常选用两种反应活性极高的单体，分别溶于两溶的溶剂中，如水和正己烷；两种活泼单体即在不相溶的两相界面处生聚合反应，从而得到一层具有纳米级孔径的致密薄层。通过界面聚到的超薄皮层多为聚酰胺（PA）类薄膜，常选用的胺和酰氯反应单胺（MPD）、哌嗪（PIP）、均苯三甲酰氯（TMC）、间苯二甲酰氯（; 119]。对于多孔基膜的制备，近几年的研究中常采用 L-S 相转化法制膜作为多孔基膜，并且研究者们常将这种多孔基膜制备在无纺布上以的化学性能和机械性能。制备多孔基膜常用的材料有聚砜（PSF）、S）、聚丙烯腈（PAN）、聚酰亚胺（PI）、聚醚醚酮（PEEK）、聚偏氟DF）等[21]；常选用的溶剂有 N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N,N-二甲（DMAc）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基亚砜（DMSO）等[120]
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚酰胺反渗透膜的氯化机理及其耐氯改性研究进展[J]. 张林,黄海. 水处理技术. 2015(10)
[2]红外光谱和拉曼光谱的联系和区别[J]. 杨金梅,张海明,王旭,王彩霞,秦飞飞. 物理与工程. 2014(04)
[3]界面聚合法PI/PP耐溶剂复合纳滤膜的制备与表征[J]. 杨振生,张磊,张广厚,李春利. 化工学报. 2012(08)
[4]反渗透、纳滤膜技术脱除小分子有机物的研究进展[J]. 陈欢林,戴兴国,吴礼光. 膜科学与技术. 2009(03)
[5]原子力显微镜的基本原理及其方法学研究[J]. 朱杰,孙润广. 生命科学仪器. 2005(01)
[6]膜技术与可持续发展[J]. 褚良银,陈文梅. 膜科学与技术. 2003(06)
[7]X射线光电子能谱（XPS）[J]. 俞宏坤. 上海计量测试. 2003(04)
[8]常规扫描电子显微镜的特点和发展[J]. 干蜀毅. 分析仪器. 2000(01)
[9]纳滤[J]. 俞三传,张建飞,蔡惠如. 膜科学与技术. 1999(02)
[10]高分子纳滤膜的研究及进展[J]. 梁雪梅,陆晓峰,王彬芳,许汝谟. 功能高分子学报. 1999(01)
硕士论文
[1]聚醚酰亚胺耐溶剂纳滤膜的制备与表征[D]. 张媛.北京化工大学 2013
[2]聚酰亚胺/聚丙烯复合纳滤膜及其过程应用研究[D]. 孔祥森.河北工业大学 2013
本文编号：3262653
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