無機-有機復合膜的制備及其在滲透蒸發(fā)醇-水分離中的應用.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相近的液體混合物的分離。本論文針對目前大量應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-無機復合膜。這種復合膜是在多孔陶瓷膜表面接枝親水性聚合物制備而成。它不僅具有無機膜機械強度大、熱穩(wěn)定性好及化學穩(wěn)定性高的特點，而且還兼有聚合物膜選擇性高的特點，是一種很有發(fā)展前途的親水性滲透蒸發(fā)分離膜。 復合膜是以無機陶瓷膜為基板，通過表面化學氣相沉積在

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/陶瓷復合膜。論文系統(tǒng)研究了制備過程中不同的反應條件對膜性質(zhì)的影響，并用多種分析方法對膜的表面性質(zhì)和形貌進行表征。最后，還研究了膜對有機／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)反應和接枝反應的機理和反應條件。系統(tǒng)研究了氣相沉積中正硅酸乙酯(TEOS)的用量、沉積溫度、煅燒溫度及煅燒時間對基膜的影響，以及

3、在偶聯(lián)處理時表面吸附水和接枝聚合時單體濃度對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)的溶液中進行接枝聚合制成的復合膜具有較優(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)等對復合膜表面的化學組成，親水性能和表面形貌進行了表征和觀察，證明經(jīng)接枝改性后得到

4、的有機無機復合膜表面形成了聚丙烯酸接枝層，是一種親水性的無機一有機膜。通過研究復合膜表面和斷面的SEM照片，表明聚合物在復合膜中主要以孔內(nèi)接枝為主。 三，通過對接枝膜的交聯(lián)，進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)時間對復合膜滲透蒸發(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，膜的滲透通量較高但選擇性較差：用量較大時，通量和選擇性均會下降，只有當交聯(lián)劑濃度適宜時，才能得到選擇性較高的膜

5、。 四，研究了上述膜用于有機溶劑分離的性能以及操作條件，如溶液組成和溫度等對分離性能的影響。結(jié)果表明這種陶瓷．聚丙烯酸復合膜用于有機水溶液的脫水有很高的滲透通量和選擇性，如在25℃對95Wt％乙醇水溶液進行處理時，滲透液中水含量可達99％以上，滲透通量高達1.36kg/m<'2>h，具有良好的應用價值。 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。制成的親水性復合膜