环糊精交联改性渗透汽化膜的构建及其苯/环己烷分离特性研究

发布时间：2022-11-04 01:27

　　渗透汽化是一种环境友好新型分离技术,对近沸和共沸混合物的分离具有独特优势,如何构建有机物分离用渗透汽化膜已成为膜分离领域前沿课题之一。本论文以苯/环己烷分离为应用背景,从具有空腔结构的环糊精交联剂（CD=）和特殊滑移结构的聚轮烷交联剂（PR=）的设计、制备出发,构建新型耐溶剂渗透汽化膜,并研究其苯/环己烷分离特性,主要研究内容及结论如下:（1）以大环化合物环糊精分子为主体,成功制备了带有不饱和键的CD=和PR=;以设计制备的CD=和PR=新型交联剂对渗透汽化膜进行交联改性,对膜的分子结构及性能进行了表征,结果表明,CD交联改性膜和PR交联改性膜具有良好的均质连续结构,具有良好的机械性能和热稳定性,通过交联实现了膜的耐溶剂性能的提升。（2）以苯/环己烷为分离体系,考察了温度、料液组成、流速、交联剂含量、交联时间、膜厚等对渗透汽化性能的影响,结果表明,在操作温度为60℃、进料液组成为苯/环己烷（20/80wt%）、流速为100mL/min、交联剂含量5%、交联时间为30min、膜厚为80μm时,膜分离效果最佳,且PR交联改性膜的性能优于与CD及季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）交联改性膜,CD... 

【文章页数】：108 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 渗透汽化概述
        1.2.1 渗透汽化膜过程原理和特点
        1.2.2 渗透汽化膜过程传质机理
            1.2.2.1 单组分在聚合物膜材料中溶解的Flory-Huggins理论
            1.2.2.2 二元组分混合体系在聚合物中溶解的Flory-Huggins理论
            1.2.2.3 溶解度参数理论
            1.2.2.4 自由体积理论
    1.3 苯与环己烷分离体系及分离方法介绍
    1.4 渗透汽化膜材料的选择及改性
    1.5 环糊精简介
    1.6 聚轮烷简介
    1.7 研究思路
第二章 交联改性渗透汽化膜的制备及表征
    2.1 前言
    2.2 实验材料、仪器设备
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验仪器设备
    2.3 实验内容与方法
        2.3.1 环糊精交联剂的制备
        2.3.2 聚轮烷交联剂的制备
        2.3.3 交联渗透汽化膜的制备
        2.3.4 交联剂和交联膜的表征
            2.3.4.1 环糊精交联剂和聚轮烷交联剂的表征
                2.3.4.1.1 交联剂红外表征
                2.3.4.1.2 交联剂核磁表征
            2.3.4.2 交联膜的表征
                2.3.4.2.1 膜微观结构表征
                2.3.4.2.2 膜红外表征
                2.3.4.2.3 膜的拉曼测试
                2.3.4.2.4 膜结晶度表征
                2.3.4.2.5 膜交联密度的计算
                2.3.4.2.6 膜热稳定性和玻璃化温度表征
                2.3.4.2.7 膜的水接触角测定
                2.3.4.2.8 膜表面的粗糙度测试
                2.3.4.2.9 膜的吸附脱附曲线及孔径大小分布的测定
                2.3.4.2.10 膜机械强度的测定
                2.3.4.2.11 膜的耐溶胀性
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 环糊精交联剂和聚轮烷交联剂的表征
            2.4.1.1 红外表征分析
            2.4.1.2 核磁表征分析
        2.4.2 交联膜的表征
            2.4.2.1 膜微观结构表征
            2.4.2.2 膜红外表征
            2.4.2.3 膜的拉曼测试分析
            2.4.2.4 膜结晶度表征
            2.4.2.5 膜密度的计算
            2.4.2.6 膜热稳定性和玻璃化温度表征
            2.4.2.7 膜水接触角测试
            2.4.2.8 膜表面粗糙度及3D形貌
            2.4.2.9 膜的吸附脱附曲线及孔径大小分布
            2.4.2.10 膜的机械强度
            2.4.2.11 膜的耐溶胀性能
    2.5 本章总结
第三章 交联改性渗透汽化膜的苯/环己烷分离性能研究
    3.1 前言
    3.2 实验材料、仪器设备
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 实验仪器设备
    3.3 实验内容与方法
        3.3.1 渗透汽化有机物分离测试方法
        3.3.2 膜分离效果测试
            3.3.2.1 操作温度对膜分离效果的影响
            3.3.2.2 料液组成对膜分离效果的影响
            3.3.3.3 料液流速对膜分离效果的影响
            3.3.3.4 交联剂含量对膜分离效果的影响
            3.3.3.5 交联时间对膜分离效果的影响
            3.3.3.6 膜厚对膜分离效果的影响
            3.3.3.7 PR与CD交联改性膜的分离效果对比
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 操作温度对膜分离效果的影响
        3.4.2 料液组成对膜分离效果的影响
        3.4.3 料液流速对膜分离效果的影响
        3.4.4 交联剂含量对膜分离效果的影响
        3.4.5 交联时间对膜分离效果的影响
        3.4.6 膜厚对膜分离效果的影响
        3.4.7 PR与CD交联改性膜的分离效果对比
    3.5 本章总结
第四章 交联改性渗透汽化膜的传质机理研究
    4.1 前言
    4.2 实验材料
        4.2.1 实验材料
    4.3 实验内容与方法
        4.3.1 吸附实验的测试内容
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 纯溶剂的吸附
        4.4.2 扩散、吸附和渗透系数
    4.5 本章总结
第五章 结论
参考文献
攻读硕士期间发表学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]引入天然黏合剂作为黏合层的复合膜用于渗透蒸发乙醇脱水(英文)[J]. 吴洪,周田田,李宪实,赵翠红,姜忠义.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2015(02)
[2]准聚轮烷的研究进展[J]. 孙书,石建兵,董宇平,胡晓玉,王乐勇.  化学进展. 2014(08)
[3]明胶涂覆于亲水化改性的支撑层上以提高复合膜的结构稳定性和渗透蒸发性能(英文)[J]. 吴洪,芦霞,李宪实,李奕帆,赵翠红,姜忠义.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2014(01)
[4]环糊精封端聚轮烷的制备及其水解性能研究[J]. 赵榆林,杨波,王晶,杨健,廖霞俐.  化学世界. 2012(06)
[5]环糊精超分子组装体与核酸的相互作用[J]. 陈湧,刘育.  有机化学. 2012(05)
[6]渗透汽化膜材料在汽油脱硫中的研究进展[J]. 吕宏凌,孔瑛.  高分子材料科学与工程. 2010(04)
[7]环糊精的改性和应用研究进展[J]. 张元超,黄立新,徐正康.  现代食品科技. 2008(09)

博士论文
[1]渗透汽化膜分离法脱除汽油中有机硫化物的研究[D]. 林立刚.中国石油大学 2008

硕士论文
[1]环糊精分子管道的制备及其渗透汽化膜性能研究[D]. 李琳玲.浙江大学 2011



本文编号：3700990