新型耐污染反渗透复合膜的结构控制与性能研究

发布时间：2017-08-04 17:17

  本文关键词：新型耐污染反渗透复合膜的结构控制与性能研究

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【摘要】：反渗透是当今海水淡化的主流技术,但通用的芳香聚酰胺反渗透复合膜普遍存在易污染和易氧化等问题,提高反渗透复合膜的耐污染和抗氧化性能是国内外反渗透膜领域的研究热点之一。本文从分子设计的角度合成了一种新型的的树枝状大分子——均苯三甲酰胺-胺(TMAAM),再将它与1,3-二氨基-2-丙醇组合作为水相多元胺功能单体与均苯三甲酰氯进行界面聚合,制备了一系列新型的聚酰胺反渗透复合膜,并对它们的耐污染和抗氧化性能进行了评价。具体结论如下:(1)以均苯三甲酰氯(TMC)和1,3-二氨基-2-丙醇(DAP)为起始原料,通过酯化、酰胺化和酯胺解反应3步法合成得到均苯三甲酰胺-胺(TMAAM),并优化了合成工艺。考察了甲醇用量、缚酸剂种类及用量、原料DAP用量等对反应收率的影响,并分析了酯胺解反应机理。采用红外光谱(IR)、核磁(NMR)和高分辨质谱仪(HRMS)分析了产品的化学结构。该法反应条件温和,操作简单,后处理方便,且具有较高的反应经济性,总的产品收率最高可达57%,且较理想的合成工艺是:酯化反应中甲醇与TMC的摩尔比为2.0~2.5;酰胺化反应中以三乙胺/DMF为复合缚酸剂;酯胺解反应中DAP与中间体的摩尔比为5.0~5.8。(2)以DAP和TMAAM作为组合多元胺与TMC进行界面聚合制备了系列新的聚酰胺反渗透膜,包括DAP-TMC、TMAAM-TMC、DAP/TMAAM-TMC和DAP-TMAAM-TMC四种膜,并探讨了单体浓度、反应时间及后处理温度等制膜工艺条件对膜性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、全反射傅里叶变换红外光谱(FTIR-ATR)、X-射线光电子能谱(XPS)对膜的活性层结构进行表征。通过西湖原水进行动态反渗透污染实验和静态活性氯浸泡实验,考察了四种膜的耐污染、抗氧化性能,并与常规芳香聚酰胺反渗透复合膜(MPD-TMC)进行了平行比较。结果表明,DAP-TMC、DAP/TMAAM-TMC、DAP-TMAAM-TMC和TMAAM-TMC膜相比常规MPD-TMC膜具有更好的耐污染和抗氧化性能。
【关键词】：均苯三甲酰胺-胺(TMAAM) 1 3-二氨基-2-丙醇(DAP) 均苯三甲酰氯(TMC) 反渗透复合膜 耐污染和抗氧化
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 摘要9-11
• Abstract11-14
• 符号说明14-15
• 第一章 文献综述15-29
• 1.1 反渗透15-19
• 1.1.1 反渗透的概述15
• 1.1.2 反渗透的发展15-16
• 1.1.3 反渗透的应用16-17
• 1.1.4 反渗透膜17-19
• 1.2 反渗透复合膜的制备方法19-20
• 1.2.1 支撑膜性质19
• 1.2.2 界面聚合条件19
• 1.2.3 后处理工艺19-20
• 1.3 反渗透膜在应用中存在的问题—-易污染、易氧化20-21
• 1.3.1 膜污染20
• 1.3.2 膜氧化20-21
• 1.4 提高反渗透复合膜耐污染和抗氧化性的方法21-27
• 1.4.1 表面改性21-22
• 1.4.2 混合基质法22-23
• 1.4.3 开发新的膜材料23-27
• 1.5 本课题的提出及主要工作27-29
• 第二章 关键功能单体的合成29-42
• 2.1 前言29-30
• 2.2 合成方法30-31
• 2.3 实验部分31-36
• 2.3.1 实验仪器与试剂31-32
• 2.3.2 TMAAM的合成32-34
• 2.3.3 化合物结构解析34-36
• 2.4 结果与讨论36-41
• 2.4.1 合成路线的选择36-37
• 2.4.2 中间体MOCPCAP合成条件的探讨37-39
• 2.4.3 TMAAM的合成条件探讨39-41
• 2.5 本章小结41-42
• 第三章 反渗透复合膜的制备与结构分析42-65
• 3.1 前言42
• 3.2 实验部分42-47
• 3.2.1 原料与试剂42-43
• 3.2.2 仪器与装置43-44
• 3.2.3 反渗透复合膜的制备44-45
• 3.2.4 反渗透复合膜分离性能测试45
• 3.2.5 反渗透复合膜分离活性层结构分析45-47
• 3.3 结果与讨论47-64
• 3.3.1 反渗透复合膜超薄活性层结构的表征47-53
• 3.3.2 反渗透复合膜的分离性能53-55
• 3.3.3 成膜工艺对反渗透复合膜分离性能的影响55-64
• 3.4 本章小结64-65
• 第四章 反渗透复合膜的耐氧化和抗污染性分析65-78
• 4.1 前言65
• 4.2 实验部分65-66
• 4.2.1 膜65
• 4.2.2 试剂与药品65-66
• 4.2.3 接触角测试66
• 4.2.4 动态污染实验66
• 4.2.5 静态活性氯浸泡实验66
• 4.3 结果与讨论66-76
• 4.3.1 反渗透复合膜耐污染性能评价66-69
• 4.3.2 反渗透复合膜抗氧化性能评价69-76
• 4.4 本章小结76-78
• 第五章 结论与展望78-81
• 5.1 结论78-79
• 5.2 展望79-81
• 参考文献81-89
• 致谢89-90
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录90-91
• 附录91-93

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本文编号：620785