無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膜的制備及其在滲透蒸發(fā)醇-水分離中的應(yīng)用.pdf

1、滲透蒸發(fā)是一種選擇性高和節(jié)能的分離技術(shù)，特別適用于共沸物或沸點(diǎn)相近的液體混合物的分離。本論文針對(duì)目前大量應(yīng)用的親水性聚合物分離膜穩(wěn)定性差，滲透通量小的弊端，研制了一種新型的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合膜。這種復(fù)合膜是在多孔陶瓷膜表面接枝親水性聚合物制備而成。它不僅具有無機(jī)膜機(jī)械強(qiáng)度大、熱穩(wěn)定性好及化學(xué)穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，而且還兼有聚合物膜選擇性高的特點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前途的親水性滲透蒸發(fā)分離膜。 復(fù)合膜是以無機(jī)陶瓷膜為基板，通過表面化學(xué)氣相沉積在

2、陶瓷表面引入活性硅羥基，然后再通過硅烷化預(yù)處理引入活性雙鍵，最后經(jīng)自由基接枝共聚制備出聚合物/陶瓷復(fù)合膜。論文系統(tǒng)研究了制備過程中不同的反應(yīng)條件對(duì)膜性質(zhì)的影響，并用多種分析方法對(duì)膜的表面性質(zhì)和形貌進(jìn)行表征。最后，還研究了膜對(duì)有機(jī)／水溶液的滲透蒸發(fā)分離性能。其主要內(nèi)容和結(jié)果如下： 一，研究了氣相沉積、偶聯(lián)反應(yīng)和接枝反應(yīng)的機(jī)理和反應(yīng)條件。系統(tǒng)研究了氣相沉積中正硅酸乙酯(TEOS)的用量、沉積溫度、煅燒溫度及煅燒時(shí)間對(duì)基膜的影響，以及

3、在偶聯(lián)處理時(shí)表面吸附水和接枝聚合時(shí)單體濃度對(duì)膜的滲透性能的影響。發(fā)現(xiàn)適合本論文所用的多孔陶瓷膜在175℃，TEOS用量為5mL的條件下進(jìn)行氣相沉積，并在550℃煅燒3.5h，然后在丙烯酸單體濃度為7.5％(Wt)的溶液中進(jìn)行接枝聚合制成的復(fù)合膜具有較優(yōu)良的滲透蒸發(fā)性能。 二，用紅外光譜(FTIR)、X射線能譜儀(EDS)、接觸角和掃描電鏡(SEM)等對(duì)復(fù)合膜表面的化學(xué)組成，親水性能和表面形貌進(jìn)行了表征和觀察，證明經(jīng)接枝改性后得到

4、的有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜表面形成了聚丙烯酸接枝層，是一種親水性的無機(jī)一有機(jī)膜。通過研究復(fù)合膜表面和斷面的SEM照片，表明聚合物在復(fù)合膜中主要以孔內(nèi)接枝為主。 三，通過對(duì)接枝膜的交聯(lián)，進(jìn)一步改善膜的分離性能，系統(tǒng)研究了交聯(lián)劑用量、交聯(lián)溫度及交聯(lián)時(shí)間對(duì)復(fù)合膜滲透蒸發(fā)性能的影響。發(fā)現(xiàn)交聯(lián)劑的用量影響膜的分離性能，一般交聯(lián)劑用量較小時(shí)，膜的滲透通量較高但選擇性較差：用量較大時(shí)，通量和選擇性均會(huì)下降，只有當(dāng)交聯(lián)劑濃度適宜時(shí)，才能得到選擇性較高的膜

5、。 四，研究了上述膜用于有機(jī)溶劑分離的性能以及操作條件，如溶液組成和溫度等對(duì)分離性能的影響。結(jié)果表明這種陶瓷．聚丙烯酸復(fù)合膜用于有機(jī)水溶液的脫水有很高的滲透通量和選擇性，如在25℃對(duì)95Wt％乙醇水溶液進(jìn)行處理時(shí)，滲透液中水含量可達(dá)99％以上，滲透通量高達(dá)1.36kg/m<'2>h，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。 五，研究了在陶瓷膜上接枝甲基丙烯酸甘油酯(GMA)，然后在不同條件下使環(huán)氧基開環(huán)轉(zhuǎn)化為親水基的反應(yīng)。制成的親水性復(fù)合膜