PVA膜表面組成、分子構(gòu)象及其分離性能研究.pdf

1、滲透汽化膜表面結(jié)構(gòu)是影響其分離性能的重要因素。通過一定的化學(xué)或物理改性方法,在膜表面構(gòu)筑特殊結(jié)構(gòu)是提高其分離效率的重要手段。在制膜液中加入表面改性劑,利用環(huán)境的誘導(dǎo)作用,能夠使某一特殊組份或官能團(tuán)在膜表面富集,是對(duì)分離膜進(jìn)行表面改性常用的方法之一,尤其是在提高有機(jī)物優(yōu)先透過膜分離效率方面具有很好的潛力。然而在水優(yōu)先透過膜改性中,添加表面改性劑后固化膜表面往往形成疏水性構(gòu)型,這對(duì)于提高膜對(duì)水的分離選擇性是不利的。因此,深入了解添加組份對(duì)水

2、優(yōu)先透過膜固化及分離過程中表面結(jié)構(gòu)的影響,對(duì)于改善其分離效率、理解膜表面結(jié)構(gòu)對(duì)分離性能的貢獻(xiàn)方面都具有十分重要的意義。
　　 基于此,本文將聚甲基丙烯酸(PMAA)加入到常用的水優(yōu)先透過膜聚乙烯醇(PVA)溶液中,研究固化膜表結(jié)構(gòu)隨PMAA加入后的變化,同時(shí)利用表面單分子層靈敏的和頻振動(dòng)光譜(SFG)對(duì)膜固化前后表面分子構(gòu)象或官能團(tuán)的排列進(jìn)行監(jiān)測(cè),考察膜表面結(jié)構(gòu)對(duì)其分離性能的影響規(guī)律,以及其對(duì)乙酸/水,乙醇/水混合物的分離效果。

3、研究結(jié)果如下:
　　 1)將少量PMAA加入到PVA溶液中,PMAA在固化膜空氣面富集,SFG發(fā)現(xiàn)甲基在固化膜空氣面規(guī)整排列,而經(jīng)極性環(huán)境誘導(dǎo)后,表面的PMAA分子發(fā)生構(gòu)象的翻轉(zhuǎn),形成親水性構(gòu)型;固化膜的玻璃面由于羧基與極性基底作用,使PMAA在玻璃面富集,從而增加膜表面的親水性能。
　　 2)研究發(fā)現(xiàn)PMAA在PVA膜空氣面和玻璃面富集達(dá)到平衡時(shí)對(duì)加入的PMAA量依賴性不同。玻璃面在PMAA加入量為2wt％時(shí)達(dá)到平衡,

4、而空氣面在PMAA加入量為4wt％時(shí)才能達(dá)到平衡。
　　 3)利用表面富集改性方法制備的PMAA/PVA膜在40℃下滲透汽化分離90wt％的乙酸/水時(shí),滲透通量基本保持不變,而滲透液中水的濃度則從73wt％上升到81wt％。原因可能是當(dāng)膜的表面與極性料液接觸后,表面的PMAA發(fā)生構(gòu)象的翻轉(zhuǎn),形成親水性構(gòu)型,進(jìn)而提高膜對(duì)水的分離選擇性。
　　 4)在88％醇解度的PVA膜加入PMAA后,膜對(duì)95wt％乙醇/水混合物(共沸組