同质增强型全聚酰胺复合膜的制备与性能研究
发布时间：2021-09-18 10:32
聚酰胺薄层复合（TFC）膜因其优异的分离性能而得到广泛应用。为了进一步提高TFC膜的综合性能,本课题以同质增强的思想为指导,通过原位共混制备出了全聚酰胺体系同质增强型复合膜。通过原位共混的方法制备出对位芳纶（PPTA）/聚砜（PSf）基膜,界面聚合（IP）反应制备出TFC反渗透（RO）膜,测试表明:PPTA成功嵌入基膜中且呈星形聚集体结构,使基膜表面更加亲水、更粗糙,通量更高。其界面聚合制备出TFC RO膜后,其纯水通量由29.84 L·m-2 h-1提高到48.1 L·m-2 h-1,而对NaCl的截留率均在99%以上。同时,PPTA的存在使RO膜具有更高的耐压密性。在间位芳纶（PMIA）基膜中原位共混PPTA,制备出不同组分PPTA/PMIA原位共混基膜,再经IP法制备出TFC纳滤（NF）膜,研究表明:PPTA与PMIA形成的复合微球均匀分布在基膜的表面和内部,使得基膜表面粗糙度更大,内部孔道变宽,耐压密性明显提高;界面聚合制备出TFC NF膜后,测试表明:当基膜中PPTA含量达到32%时,其聚...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚酰胺复合膜结构图
第1章绪论-3-图2NF膜和RO膜的制备过程Fig.2PreparationprocessofTFCNFmembraneandTFCROmembrane1.1.1纳滤（NF）膜薄层复合纳滤（TFCNF）膜自80年代初被人们所认知以来已经取得了长足的发展，其孔径在1nm左右，截留分子量（MWCO）为300~500Da，是一种介于超滤膜和反渗透之间的低压力驱动复合膜，因此又叫做低压反渗透膜或疏松反渗透膜[4]。它具有对单价离子截留率低，对二甲离子保持高截留率的同时还具有比反渗透膜更高的渗透通量的特点，因此在许多领域得到了广泛的应用，特别是在废水处理、制药和生物技术以及食品工程等领域[5]。纳滤膜过滤是一个极其复杂的过程，主要取决于膜表面性质（孔径，电荷）和纳米孔道内发生的流体动力学变化，因此纳滤膜的分离机制是筛分作用、电荷效应（Donan效应）和传输效应的结合[6]。其中筛分作用和电荷效应是最常被讨论的分离机理。对于非荷电截留物质而言，筛分作用是主要的影响机理，它指根据膜的表面孔径大小对不同的溶质进行筛分，大于孔径的溶质被截留下来，而小于孔径的溶质则可以透过膜。而纳滤膜对荷电离子的排斥机理常用Donnan效应来解释，它是指通过膜表面所带电荷与截留物质所带电荷形成静电排斥从而对离子产生截留。1.1.2反渗透（RO）膜自十九世纪六十年代Leob和Sourirajan开发了二醋酸纤维素不对称膜以来，开启了反渗透（RO）膜从实验室到工业化的新纪元[7]。而薄层复合反渗透（TFCRO）
第2章实验部分-13-进行冰水浴降温，控制体系温度在10℃左右；将TPC完全溶解于15gDMAc中，倒入体系进行反应，用剩余的5gDMAc冲洗残余的TPC/DMAc溶液后再次倒入体系，低温反应30min后加入添加剂PVP在60℃下继续搅拌1h。根据配方同时制备出不同组份的PPTA/PSf原位共混溶液，并在50℃的真空烘箱中对铸膜液进行脱泡处理。表4PPTA/PSf原位共混铸膜液配方Table4ThecompositionofthePPTA/PSfin-situblendedcastingsolutionNo.DMAc(g)PSf(g)PPD(g)TPC(g)LiCl(g)PVP(g)PPTA/PSf08018.000002.00PPTA/PSf217.640.17940.99360.032PPTA/PSf417.280.35890.90720.064PPTA/PSf816.560.71780.73440.128图6PPTA合成过程流程图Fig.6ThesynthesisrouteofPPTA2）PPTA/PMIA原位共混铸膜液的制备根据表5中的配方，与1）中铸膜液制备步骤相似，PMIA搅拌至完全溶解约8h，在不加入PVP的条件下，制备出原位共混PPTA/PMIA铸膜液。表5PPTA/PMIA原位共混铸膜液配方Table5ThecompositionofthePPTA/PMIAin-situblendedcastingsolutionNo.PPTA/PMIADMAc(g)PMIA(g)PPD(g)TPC(g)LiCl(g)PMIA0/10085.0015.000.00000.0006.00PPTA/PMIA88/9285.0013.800.54451.02356.00PPTA/PMIA1616/8485.0012.601.08912.04716.00PPTA/PMIA3232/6885.0010.202.17824.09426.00
【参考文献】：
期刊论文
[1]芳纶纤维及其复合材料的研究进展[J]. 姚利丽,周志嵩,朱晨露,周洁,华欣,姜志美. 橡胶科技. 2018(03)
[2]芳纶纤维的研究现状及功能化应用进展[J]. 李明专,王君,鲁圣军,王彩红. 高分子通报. 2018 (01)
[3]Preparation,characterization and performance of poly（m-phenylene isophthalamide）/organically modified montmorillonite nanocomposite membranes in removal of perfluorooctane sulfonate[J]. Qin Luo,Yanxia Liu,Guixia Liu,Changwei Zhao. Journal of Environmental Sciences. 2016(08)
[4]原位微纤增强复合材料的结构与性能[J]. 黄安荣,朱永军,秦舒浩,韦良强,罗筑. 中国塑料. 2013(09)
[5]原位缩聚合成含聚芳酰胺／酯的微相复合物 Ⅲ．全芳聚酰胺与聚酯-聚醚体系的研究[J]. 黄双武,吴美琰,张树范. 合成技术及应用. 2005(04)
[6]俄罗斯高强高模芳香族聚酰胺纤维的现状及发展趋势[J]. 黄献聪,张建春. 高科技纤维与应用. 2000(01)
博士论文
[1]PPTA/PSF原位共混膜及其聚胺复合膜的设计与构建[D]. 石强.天津工业大学 2017
[2]对位芳香族聚酰胺多孔膜制备及性能研究[D]. 王纯.天津工业大学 2016
本文编号：3399979
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚酰胺复合膜结构图
第1章绪论-3-图2NF膜和RO膜的制备过程Fig.2PreparationprocessofTFCNFmembraneandTFCROmembrane1.1.1纳滤（NF）膜薄层复合纳滤（TFCNF）膜自80年代初被人们所认知以来已经取得了长足的发展，其孔径在1nm左右，截留分子量（MWCO）为300~500Da，是一种介于超滤膜和反渗透之间的低压力驱动复合膜，因此又叫做低压反渗透膜或疏松反渗透膜[4]。它具有对单价离子截留率低，对二甲离子保持高截留率的同时还具有比反渗透膜更高的渗透通量的特点，因此在许多领域得到了广泛的应用，特别是在废水处理、制药和生物技术以及食品工程等领域[5]。纳滤膜过滤是一个极其复杂的过程，主要取决于膜表面性质（孔径，电荷）和纳米孔道内发生的流体动力学变化，因此纳滤膜的分离机制是筛分作用、电荷效应（Donan效应）和传输效应的结合[6]。其中筛分作用和电荷效应是最常被讨论的分离机理。对于非荷电截留物质而言，筛分作用是主要的影响机理，它指根据膜的表面孔径大小对不同的溶质进行筛分，大于孔径的溶质被截留下来，而小于孔径的溶质则可以透过膜。而纳滤膜对荷电离子的排斥机理常用Donnan效应来解释，它是指通过膜表面所带电荷与截留物质所带电荷形成静电排斥从而对离子产生截留。1.1.2反渗透（RO）膜自十九世纪六十年代Leob和Sourirajan开发了二醋酸纤维素不对称膜以来，开启了反渗透（RO）膜从实验室到工业化的新纪元[7]。而薄层复合反渗透（TFCRO）
第2章实验部分-13-进行冰水浴降温，控制体系温度在10℃左右；将TPC完全溶解于15gDMAc中，倒入体系进行反应，用剩余的5gDMAc冲洗残余的TPC/DMAc溶液后再次倒入体系，低温反应30min后加入添加剂PVP在60℃下继续搅拌1h。根据配方同时制备出不同组份的PPTA/PSf原位共混溶液，并在50℃的真空烘箱中对铸膜液进行脱泡处理。表4PPTA/PSf原位共混铸膜液配方Table4ThecompositionofthePPTA/PSfin-situblendedcastingsolutionNo.DMAc(g)PSf(g)PPD(g)TPC(g)LiCl(g)PVP(g)PPTA/PSf08018.000002.00PPTA/PSf217.640.17940.99360.032PPTA/PSf417.280.35890.90720.064PPTA/PSf816.560.71780.73440.128图6PPTA合成过程流程图Fig.6ThesynthesisrouteofPPTA2）PPTA/PMIA原位共混铸膜液的制备根据表5中的配方，与1）中铸膜液制备步骤相似，PMIA搅拌至完全溶解约8h，在不加入PVP的条件下，制备出原位共混PPTA/PMIA铸膜液。表5PPTA/PMIA原位共混铸膜液配方Table5ThecompositionofthePPTA/PMIAin-situblendedcastingsolutionNo.PPTA/PMIADMAc(g)PMIA(g)PPD(g)TPC(g)LiCl(g)PMIA0/10085.0015.000.00000.0006.00PPTA/PMIA88/9285.0013.800.54451.02356.00PPTA/PMIA1616/8485.0012.601.08912.04716.00PPTA/PMIA3232/6885.0010.202.17824.09426.00
【参考文献】：
期刊论文
[1]芳纶纤维及其复合材料的研究进展[J]. 姚利丽,周志嵩,朱晨露,周洁,华欣,姜志美. 橡胶科技. 2018(03)
[2]芳纶纤维的研究现状及功能化应用进展[J]. 李明专,王君,鲁圣军,王彩红. 高分子通报. 2018 (01)
[3]Preparation,characterization and performance of poly（m-phenylene isophthalamide）/organically modified montmorillonite nanocomposite membranes in removal of perfluorooctane sulfonate[J]. Qin Luo,Yanxia Liu,Guixia Liu,Changwei Zhao. Journal of Environmental Sciences. 2016(08)
[4]原位微纤增强复合材料的结构与性能[J]. 黄安荣,朱永军,秦舒浩,韦良强,罗筑. 中国塑料. 2013(09)
[5]原位缩聚合成含聚芳酰胺／酯的微相复合物 Ⅲ．全芳聚酰胺与聚酯-聚醚体系的研究[J]. 黄双武,吴美琰,张树范. 合成技术及应用. 2005(04)
[6]俄罗斯高强高模芳香族聚酰胺纤维的现状及发展趋势[J]. 黄献聪,张建春. 高科技纤维与应用. 2000(01)
博士论文
[1]PPTA/PSF原位共混膜及其聚胺复合膜的设计与构建[D]. 石强.天津工业大学 2017
[2]对位芳香族聚酰胺多孔膜制备及性能研究[D]. 王纯.天津工业大学 2016
本文编号：3399979
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