聚丙烯腈基耐溶剂纳滤膜的制备及其性能研究

发布时间：2017-06-14 23:10

  本文关键词：聚丙烯腈基耐溶剂纳滤膜的制备及其性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：纳滤膜是一种膜孔径小于2nm以压力为驱动力的新型分离膜,目前被广泛地应用于食品、医药、化工等领域。目前,纳滤膜在有机溶剂中的应用日益引起人们的重视。众所周知,与无机膜相比,高分子纳滤膜的耐溶剂性能相对较差,但是高分子易成型。因此,有关耐溶剂高分子纳滤膜的制备、改性、表征及应用的研究成为当今的研究热点。本文则以聚丙烯腈作为基膜,通过碱改性,碳纳米管掺杂,ZnO/超支化聚酰胺胺界聚等方法制备了一系列耐溶剂性纳滤膜。主要研究工作及结论如下:一、采用碱改性提高聚丙烯腈膜的耐溶剂性。着重研究了碱浓度、碱处理时间、碱处理温度对聚丙烯腈膜耐溶剂性能的影响。结果表明,适度改性有利于提高膜的耐溶剂性能,过度改性会极大地破坏膜结构。其中较佳碱改性条件为反应温度45℃,反应时间3h,碱液浓度2M。二、通过在聚丙烯腈铸膜液中掺杂碳纳米管相转换成膜,然后经Zn Cl2、NaOH溶液处理得到了具有耐异丙醇,对玫瑰红B具有较高截留率的碳纳米管/聚丙烯腈纳滤膜。考察了铸膜液浓度、氯化锌溶液浓度、氢氧化钠处理时间、碳纳米管用量等因素的影响。结果表明,随着铸膜液浓度,氯化锌浓度的增大或者氢氧化钠处理时间的延长,膜的耐溶剂性均呈现先增大后减小的趋势。扫描电镜和红外光谱及分离效果表明碳纳米管掺杂成功。本实验范围内,碳管的加入可提高膜对异丙醇的脱除率及膜通量,但是不同含量碳纳米管制备的膜性能差异不大。异丙醇中玫瑰红B的截留率最大为73.0%,0.3MPa下异丙醇通量为4.0 L/(m2h)。此外初步探讨了碳纳米管的加入对膜力学性能的影响,结果表明随着碳纳米管用量的增大最大拉伸强度呈现先增大后减小的趋势;碳纳米管的加入有利于提高膜的耐热性能。三、利用PAMAM与间苯二甲酰氯界面聚合法,制备了一种新型ZnO-PAMAM/PAN复合膜。考察了纳米氧化锌用量、超支化聚酰胺胺用量的影响,结果表明,PAN基膜上形成了一层超支化聚合物膜层,在本实验范围内,膜对玫瑰红B的脱除率随纳米氧化锌加入量先增大后减小,随超支化聚酰胺胺加入量而增大后趋于平衡。适量纳米ZnO的加入可以促使结节状的聚合物层结构的形成,减少高分子链间的运动,从而提高膜的耐溶剂性能。所得的ZnO-PAMAM/PAN膜对异丙醇中的玫瑰红B的截留率最高为54.8%。
【关键词】：耐溶剂纳滤膜 聚丙烯腈 碱改性 碳纳米管 超支化聚酰胺胺 ZnO
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 纳滤膜简介11
• 1.2 耐溶剂高分子纳滤膜的制备11-17
• 1.2.1 相转化11-14
• 1.2.2 界面聚合14-16
• 1.2.3 层层自组装16-17
• 1.3 耐溶剂高分子纳滤膜的分离机制17-19
• 1.4 耐溶剂纳滤膜的应用19-20
• 1.5 本课题的研究目的及内容20-22
• 1.5.1 研究目的及意义20-21
• 1.5.2 研究内容21-22
• 第二章 PAN膜的碱处理及耐溶剂性能研究22-32
• 2.1 实验试剂及主要仪器22-23
• 2.2 实验步骤23
• 2.2.1 聚丙烯腈膜的制备23
• 2.2.2 聚丙烯腈膜的碱改性23
• 2.3 实验方案23-24
• 2.4 膜的测试24
• 2.4.1 溶胀度测定24
• 2.4.2 膜的红外表征24
• 2.4.3 力学性能测试24
• 2.5 结果与讨论24-31
• 2.5.1 碱液浓度的影响24-28
• 2.5.2 碱处理时间的影响28-29
• 2.5.3 碱处理温度的影响29-31
• 2.6 结论31-32
• 第三章 耐溶剂碳纳米管/聚丙烯腈纳滤膜的制备及性能研究32-47
• 3.1 实验试剂及主要仪器32-33
• 3.2 实验步骤33-34
• 3.2.1 酸化碳纳米管的制备33
• 3.2.2 制膜33-34
• 3.3 实验方案34
• 3.4 表征34-36
• 3.4.1 红外表征34
• 3.4.2 SEM形貌表征34-35
• 3.4.3 力学性能测试35
• 3.4.4 TGA分析35
• 3.4.5 分离性能测试35-36
• 3.5 结果与讨论36-46
• 3.5.1 碳纳米管种类的影响36-38
• 3.5.2 铸膜液浓度的影响38-39
• 3.5.3 ZnCl2浓度的影响39-40
• 3.5.4 碱处理时间的影响40-41
• 3.5.5 碳纳米管用量的影响41-46
• 3.6 小结46-47
• 第四章 PAN基ZnO-PAMAM耐溶剂纳滤膜的制备及性能研究47-59
• 4.1 实验试剂及主要仪器47-48
• 4.2 复合纳滤膜的制备48-50
• 4.2.1 超支化聚酰胺胺的制备48-49
• 4.2.2 PAN基膜的制备49
• 4.2.3 ZnO-PAMAM/PAN复合纳滤膜的制备49-50
• 4.3 实验方案50
• 4.4 表征50-51
• 4.4.1 红外表征50
• 4.4.2 SEM形貌表征50
• 4.4.3 接触角测试50
• 4.4.4 分离性能测试50-51
• 4.5 结果与讨论51-57
• 4.5.1 复合膜表征51-54
• 4.5.1.1 电镜形貌51-52
• 4.5.1.2 红外表征52-53
• 4.5.1.3 接触角测试53-54
• 4.5.2 ZnO用量的影响54-56
• 4.5.3 超支化聚酰胺用量的影响56-57
• 4.6 小结57-59
• 第五章 结论及展望59-60
• 参考文献60-65
• 攻读硕士期间已发表论文及专利65-66
• 致谢66

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本文编号：450804