聚苯并咪唑耐溶剂纳滤膜的制备及性能研究

发布时间：2017-04-30 20:05

  本文关键词：聚苯并咪唑耐溶剂纳滤膜的制备及性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：耐溶剂纳滤(SRNF)膜过程具有绿色、高效、能耗低且操作简单等特点,在纺织印染、石油化工等领域具有良好的应用前景。开发高性能、低成本的聚合物SRNF膜成为当前膜分离领域研究的热点。作为高档的工程热塑性塑料之一,聚苯并咪唑(PBI)具有优异的机械稳定性、热稳定性和化学稳定性。为了提高纳滤分离膜材料在溶剂体系特别是强极性溶剂体系中的稳定性,本论文通过分子设计、研究开发PBI类高性能耐溶剂纳滤膜材料。通过研究PBI耐溶剂分离膜的成膜过程、交联机理、微观结构等因素,阐明其构效关系,并确立高性能耐溶剂纳滤膜的结构、组成与制备方法。本论文取得主要工作如下:(1)通过分子设计,制备具有醚键的PBI膜材料,通过核磁共振和红外光谱等表征手段确定了PBI的化学结构,所制备的PBI具有较好的溶解性。(2)利用浸没相转化法制备PBI耐溶剂纳滤膜,通过改变聚合物浓度和易挥发性共溶剂挥发时间对PBI纳滤膜进行结构调控,并研究其形貌与膜SRNF性能之间的关系。实验结果表明:随着铸膜液中PBI含量的增加,膜的支撑层中大空穴减少、皮层更致密。膜的选择性随之提高,通量下降。另外,通过控制共溶剂的挥发时间也可以实现PBI纳滤膜的形貌调控。随着挥发性溶剂挥发时间的增加,膜皮层结构厚度增大。膜的选择性随之提高,通量下降。制备的PBI耐溶剂纳滤膜在基于醇溶剂条件下对正电荷的亚甲基蓝(MW=374)的截留率能保持在95%以上,表现出较高的选择性。(3)为了进一步提高PBI纳滤膜在溶剂中的稳定性,利用PBI与对二氯苄进行交联反应,改善膜的稳定性。探讨了交联时间对PBI膜结构及SRNF性能的影响。实验结果表明,改性后PBI纳滤膜表面粗糙度增加,溶剂的稳定性也提高,并且可以通过改变交联时间调节膜的选择性。与原始PBI膜相比较,改性后PBI膜展示了更好的选择性,玫瑰红、溴百里香酚蓝、结晶紫在不同溶剂中的截留率均在90%以上,甚至达到99.9%。
【关键词】：耐溶剂纳滤 聚苯并咪唑 相转化 化学改性 膜分离
【学位授予单位】：辽宁师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-24
• 1.1 膜分离技术9-12
• 1.1.1 膜分离简介9-10
• 1.1.2 膜分离性能参数10-12
• 1.2 纳滤12-13
• 1.2.1 纳滤技术简介12-13
• 1.2.2 纳滤技术的应用13
• 1.3 耐溶剂纳滤13-22
• 1.3.1 耐溶剂纳滤膜材料的研究进展14-17
• 1.3.2 耐溶剂纳滤膜的制备17-22
• 1.4 聚苯并咪唑材料概述22
• 1.5 本论文研究思路和主要内容22-24
• 2.聚苯并咪唑耐溶剂纳滤膜的制备及其性能研究24-42
• 2.1 引言24-25
• 2.2 实验部分25-30
• 2.2.1 化学试剂与仪器25-26
• 2.2.2 聚合物的合成26-27
• 2.2.3 聚苯并咪唑纳滤膜的制备27-28
• 2.2.4 膜的物理化学性能表征28
• 2.2.5 耐溶剂纳滤性能测试28-30
• 2.3 结果与讨论30-41
• 2.3.1 聚苯并咪唑结构分析30-32
• 2.3.2 聚苯并咪唑纳滤膜的制备及形态分析32-34
• 2.3.3 聚苯并咪唑纳滤膜溶剂通量的研究34-38
• 2.3.4 聚苯并咪唑膜在耐溶剂纳滤过程中的性能研究38-41
• 2.4 小结41-42
• 3.交联型聚苯并咪唑膜耐溶剂纳滤膜的制备及性能研究42-61
• 3.1 引言42-43
• 3.2 实验部分43-48
• 3.2.1 化学试剂与仪器43-44
• 3.2.2 聚合物的合成44
• 3.2.3 聚苯并咪唑纳滤膜的制备44-45
• 3.2.4 改性聚苯并咪唑纳滤膜的制备45-46
• 3.2.5 膜的物理化学性能表征46
• 3.2.6 耐溶剂纳滤性能测试46-48
• 3.3 结果与讨论48-60
• 3.3.1 改性前后膜结构变化的分析48-49
• 3.3.2 聚苯并咪唑膜形态的研究49-52
• 3.3.3 交联型聚苯并咪唑膜在溶剂中稳定性的研究52-53
• 3.3.4 交联型聚苯并咪唑耐溶剂纳滤膜溶剂通量的研究53-57
• 3.3.5 改性前后的聚苯并咪唑膜在耐溶剂纳滤过程中的性能研究57-60
• 3.4 小结60-61
• 结论61-63
• 参考文献63-70
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况70-71
• 致谢71

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