硅气凝胶的引入对聚丙烯腈热交联膜孔结构及性能的改善

发布时间：2020-08-01 17:20

【摘要】：本文首先以甲基三甲氧基硅烷为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅气凝胶,分别考察了前驱体浓度、添加剂含量以及催化剂用量对所制备气凝胶的表观密度以及孔隙率的影响;在此基础上,以聚丙烯腈超滤膜为基膜,采用溶胶-凝胶法制备硅溶胶引入到聚丙烯腈超滤膜孔道中,并经过热交联反应制备了TPAN/SiO_2杂化膜,考察了甲基三甲氧基硅烷浓度和前驱体种类对TPAN/SiO_2杂化膜孔结构和分离性能的影响;借助于SEM、FTIR、XPS、TGA及渗透性能等测试手段对所制备杂化膜的结构及性能进行表征。得到如下结果:(1)以MTMS为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅气凝胶;分别考察了前驱体浓度、催化剂用量以及添加剂对所制备的二氧化硅气凝胶表观密度以及孔隙率的影响;当MTMS:H_2O:CTAB:HCl=1:51:1.56×10~(-3):1.42×10~(-3)时,所制备的二氧化硅气凝胶表观密度为0.076 g/cm~3,孔隙率为96.5%。(2)以MTMS为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备硅溶胶并将其引入聚丙烯腈超滤膜孔道中,经过热交联制备了TPAN/SiO_2杂化膜;随着MTMS质量浓度的增加,增加了杂化膜的平均有效孔径,提高了杂化膜渗透通量,所制备的杂化膜对BSA截留率都在98%以上;当甲基三甲氧基硅烷的质量浓度为14%时,杂化膜的平均有效孔径为2.88 nm,纯水通量可以达到4.42 L/(m~2·h·bar)。(3)所制备的TPAN/SiO_2杂化膜对无机盐的截留顺序为:Na_2SO_4MgSO_4MgCl_2NaCl,表明杂化膜表面荷负电。(4)TPAN/SiO_2杂化膜具有良好的热稳定,可以承受280 ~oC高温,而质量几乎没有发生损失;具有良好的耐溶剂性,浸泡在DMAc强极性溶剂后,膜结构形态几乎没有发生变化。(5)以MTMS、混合前驱体和TEOS为前驱体,制备的三种TPAN/SiO_2杂化膜中;发现以正硅酸乙酯为前驱体,采用溶胶凝胶法制备硅溶胶引入到聚丙烯腈超滤膜孔道中,并经过热交联反应制备的TPAN/SiO_2杂化膜,对孔道结构融并的抑制效果最佳。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ051.893;TQ427.26

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本文编号：2777766