酰胺類溶劑滲透汽化分離用PI-陶瓷復(fù)合膜的制備及表征.pdf

1、常見的酰胺類溶劑有N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）等，這類溶劑具有較好的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成、樹脂、合成革和醫(yī)藥等領(lǐng)域，但其易于排放到空氣和水中，對(duì)人類和環(huán)境均有不利的影響。因此，酰胺溶劑的分離方法已成為近年來的研究焦點(diǎn)。聚酰亞胺（PI）具有耐高溫、耐溶劑、制備成本低等優(yōu)點(diǎn)，在滲透汽化分離方面具有較好的應(yīng)用潛力。本文通過分子模擬軟件選擇合適的三元共聚PI結(jié)構(gòu)并制備成膜，用于酰胺溶劑的滲

2、透汽化分離中。
　　運(yùn)用COMPASS力場，對(duì)12種不同結(jié)構(gòu)的PI的溶解度參數(shù)進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬，模擬結(jié)果表明，在298 K下，12種PI結(jié)構(gòu)的溶解度參數(shù)在21(J·cm-3)1/2左右，其中與酰胺溶劑分子溶解度參數(shù)的差值(｜Δδ｜)≥2(J/cm3)1/2的PI結(jié)構(gòu)有7種；通過模擬結(jié)果選出BTDA-ODA-MDA和BTDA-BAPP-DABA結(jié)構(gòu)制備成膜，并用于滲透汽化分離當(dāng)中。
　　采用兩步合成法，以3,3’4,4’-二

3、苯甲酮四羧酸二酐（BTDA）、4,4’-二氨基二苯醚（ODA）及4,4’-二氨基二苯甲烷（MDA）為原料，在ZrO2支撐體上制備BTDA-ODA-MDA膜。通過傅里葉紅外光譜（FT-IR）和電子掃描顯微鏡（SEM）表征膜的結(jié)構(gòu)和形貌，制備的膜厚度約為20?m，膜表面平整致密；采用熱重分析（TGA）對(duì)制備的BTDA-ODA-MDA膜的熱穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明制備的BTDA-ODA-MDA膜具有較好的熱穩(wěn)定性；采用接觸角（CA）和溶脹度

4、（DS）測試對(duì)合成的膜進(jìn)行表征，結(jié)果表明制備的膜具有較好的親水性及耐酰胺溶劑性?？疾炝肆弦簼舛?、操作溫度、膜后側(cè)壓力和不同酰胺溶劑對(duì)BTDA-ODA-MDA膜分離性能的影響，結(jié)果表明在操作溫度60℃，膜后側(cè)壓力500 Pa，進(jìn)料濃度20 wt％的條件下，DMF/H2O和DMAc/H2O的分離因子分別為13.5和26.6，滲透通量分別為358.2 g·m?2·h?1和171.9 g·m?2·h?1，且分離DMAc/H2O體系的效果優(yōu)于DM

5、F/H2O體系。
　　以 BTDA、2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷（BAPP）及3,5-二氨基苯甲酸（DABA）為原料，在ZrO2支撐體上制備BTDA-BAPP-DABA膜。通過 FT-IR和 SEM表征膜的結(jié)構(gòu)和形貌；采用 TGA對(duì)制備的BTDA-BAPP-DABA膜的熱穩(wěn)定性進(jìn)行分析，結(jié)果表明制備的膜具有較好的熱穩(wěn)定性。此外，還考察了不同二胺比例對(duì)BTDA-BAPP-DABA膜溶脹度和接觸角的影響，得出最佳制膜條