分離用高聚物薄膜的制備及其結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、針對膜蒸餾和滲透汽化兩種膜分離技術(shù)，本文主要對聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜制膜條件的優(yōu)化和聚硅氧烷酰亞胺(PSI)三層復(fù)合膜的制備進(jìn)行了相關(guān)的研究，并在雙層中空纖維膜界面阻力問題上協(xié)助導(dǎo)師展開了研究。其具體內(nèi)容如下:
　　實驗采用非溶劑相分離技術(shù)制備多孔PVDF中空纖維膜，并用于直接接觸膜蒸餾(DCMD)分離3wt.％的NaCl溶液中。該部分研究運用田口實驗設(shè)計方法，分析了聚合物PVDF濃度、添加劑丙三醇含量和外凝膠浴中乙醇濃

2、度對膜形態(tài)結(jié)構(gòu)和膜蒸餾性能的影響。通過場發(fā)掃描電鏡(FESEM)和X射線衍射光譜(XRD)觀察膜的整體形貌和微觀結(jié)構(gòu)，對其形成機制進(jìn)行了分析討論。氣體測試表明，膜表面孔隙的大小與氣體滲透和膜蒸餾通量呈正相關(guān)。方差分析(ANOVA)表明，PVDF和丙三醇濃度對膜蒸餾系數(shù)(Cm)和熱效率(EE)的影響最顯著，而外凝膠浴中乙醇濃度影響最小。實驗在最優(yōu)條件下制備的中空纖維膜在進(jìn)料液65℃下，膜通量大于20 kg/m2·h，截留率大于99.9％。

3、實驗對其它條件下的膜進(jìn)行了預(yù)測，其預(yù)測值與實驗值之間的誤差小于17％;在最優(yōu)條件下進(jìn)行了長時間運行測試，其結(jié)果達(dá)到了預(yù)期的效果。
　　本文通過聚硅氧烷(PDMS)和3，3，4，4-聯(lián)苯四甲酸二酐兩單體合成了所需要的膜材料PSI;合成的PSI材料分別用傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、核磁共振(NMR)和凝膠滲透色譜(GPC)分析表征，證明了合成的產(chǎn)物為目標(biāo)聚合物。為了提高PSI單層膜的機械性能，實驗采用PSI/聚醚酰亞胺(PEI)/

4、無紡布三層復(fù)合膜的結(jié)構(gòu);復(fù)合膜在60℃下分離5wt.％的乙醇溶液，分離因子最高可達(dá)到2.9，對應(yīng)的通量0.5kg/m2·h。通過X射線能譜(EDX)和FESEM膜形態(tài)結(jié)構(gòu)的分析，復(fù)合膜各層之間相互滲透不嚴(yán)重。
　　界面阻力問題是共擠出、相分離方法制備雙層復(fù)合膜的關(guān)鍵問題之一。本部分研究以聚砜/Matrimid雙層中空纖維膜為例，研究了復(fù)合膜界面結(jié)構(gòu)對膜整體傳質(zhì)過程影響的重要性。由于兩側(cè)不同材料的結(jié)合，復(fù)合膜內(nèi)層Matrimid的表