PA-PDMS交聯(lián)雜化耐溶劑納濾膜制備及性能研究.pdf

1、有機(jī)溶劑在工業(yè)上被廣泛使用，但若直接排放會對環(huán)境和人體造成極大危害。傳統(tǒng)有機(jī)溶劑分離回用方法（如精餾、吸收和萃取等）能耗大，易造成二次污染。相比，耐溶劑納濾（SRNF）被證實(shí)是一種處理有機(jī)溶劑綠色、高效、低能耗的具有廣泛應(yīng)用前景的新方法。其中耐溶劑納濾膜是SRNF的核心部件，直接決定系統(tǒng)的分離效率和使用壽命。開發(fā)高性能、長壽命且通用的耐溶劑納濾膜已成為SRNF的重要挑戰(zhàn)和亟待解決的問題之一。
　　 基于有機(jī)溶劑的化學(xué)特性，耐溶劑

2、納濾膜應(yīng)滿足以下要求:(1)高性能:在強(qiáng)溶脹溶劑中具有良好的分離性能（即高通量和選擇性）;(2)長壽命:在有機(jī)溶劑中長期使用（即高化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性）;(3)通用性:可用于復(fù)雜的分離體系（即多種有機(jī)溶劑混合體系）。目前已研發(fā)的絕大多數(shù)耐溶劑納濾膜不能同時(shí)滿足上述要求，已工業(yè)應(yīng)用的納濾膜也僅用于某些特定的溶劑。目前耐溶劑納濾膜材料主要有聚亞胺和聚硅氧烷，聚亞胺親水性較強(qiáng)，而聚硅氧烷疏水性較強(qiáng)。論文旨在通過界面聚合交聯(lián)制備聚酰胺和聚硅氧

3、烷親、疏水互串網(wǎng)絡(luò)分離層，調(diào)控膜的“溶脹度”。論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)果為:
　　 (1)論文以聚丙烯腈（PAN）超濾膜為支撐層，聚酰胺(PA)和聚硅氧烷(PDMS)雜化材料為分離層，制備新型耐溶劑納濾膜。具體制備方法為:首先將聚乙烯亞胺(PEI)浸涂在PAN膜表面，然后將含有交聯(lián)劑(均苯三甲酰氯，TMC)的PDMS溶液倒在膜表面，TMC與PEI通過界面聚合反應(yīng)形成聚酰胺(PA)的同時(shí)，也可將PDMS共價(jià)交聯(lián)到鏈上形成互穿網(wǎng)絡(luò)聚合

4、物。反應(yīng)使PEI中亞胺基團(tuán)失去活潑氫。紅外圖譜(FTIR)結(jié)果表明，PDMS通過TMC的交聯(lián)成功引入到PEI薄層上;掃描電鏡(SEM)結(jié)果表明膜為三層結(jié)構(gòu)，分別為聚丙烯腈(PAN)支撐層、親水性較強(qiáng)的PEI和TMC聚合物層和疏水性強(qiáng)的PDMS層，形成了交聯(lián)的三維互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);示差掃描量熱法分析(DSC)結(jié)果表明，PDMS的引入，提高了膜的玻璃化溫度;熱重分析(TGA)結(jié)果表明膜具有良好的熱穩(wěn)定性;拉伸測試的結(jié)果表明交聯(lián)聚合提高了膜的機(jī)械

5、穩(wěn)定性，拉伸強(qiáng)度達(dá)到45.8MPa。
　　 (2)論文考察了膜在不同有機(jī)溶劑中的吸附溶脹行為，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該膜對丙酮、乙酸乙酯、乙醇、正辛烷類有良好的耐溶劑性能，膜在四種溶劑中的溶脹度分別為1.99％、0.07％、2.0％和3.35％;膜對四種溶劑的吸附率分別為9.96％、14.4％、14.4％和14.35。
　　 (3)論文考察了膜的分離效果。結(jié)果表明，醇、酯、酮類溶劑有較大的通量，膜對分子量600及以上的高分子物質(zhì)具

6、有很好的截留效果。例如，對于異丙醇溶劑，在1MPa壓力下膜通量達(dá)到9.6Lm-2h-1，對于PEG600的截留率達(dá)到95％以上。實(shí)驗(yàn)對膜進(jìn)行8h的連續(xù)過濾，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在運(yùn)行中膜保持良好的操作穩(wěn)定性，通量從3.44Lm-2h1下降為2.49Lm-2h-1。
　　 綜上所述，論文所制備的耐溶劑納濾膜，具有良好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性;對酯、酮、醇、烷類有良好的耐溶劑性能;膜對分子量600及以上的高分子物質(zhì)具有很好的截留效果，醇、酯、酮類