原位胺化法荷正電膜的制備及性能表征.pdf

1、本論文主要提出一種新型荷正電膜的制備方法并探討各種制膜條件對膜性能的影響,同時用二維紅外的方法分析膜液的吸水過程。荷電膜因其獨特的靜電吸附和排斥作用,使得用大孔徑膜吸附分離粒徑較小的物質(zhì)成為可能。另外,由于膜中引入了荷電基團(tuán),膜的親水性得到加強(qiáng),因而膜的透水量增加,抗污染性也顯著增強(qiáng)。又由于膜和溶液間的靜電作用,溶液的滲透壓降低,因此適于低壓操作。所以說,荷電膜在透水、抗污染以及選擇透過性等方面具有中性膜不具備的優(yōu)勢和用途。但是由于商業(yè)

2、利益的趨勢,目前的研究多集中在荷負(fù)電荷,關(guān)于荷正電荷的研究寥寥無幾,但是荷正電膜在蛋白質(zhì)分離、陰極電泳漆的回收以及細(xì)菌內(nèi)霉素的脫除等方面有著荷負(fù)電膜不可比擬和替代的作用。但是傳統(tǒng)的荷正電膜的制備需要使用劇毒致癌物質(zhì)氯甲醚,制備難度和成本都較大,因此至今國內(nèi)外沒有類似商品膜出現(xiàn),研究者也很少。
　　 我們課題組之前采用三甲胺原位胺化相轉(zhuǎn)化法制備荷正電膜,本論文則采用一種新型的胺化劑—三乙醇胺來制備荷正電膜,我們所用的胺化劑三乙醇胺

3、含有三個醇羥基,可以明顯的改變膜的親水性和抗污染性,另外在膜的制備過程,采用N-甲基吡咯烷酮/水作為溶劑/非溶劑體系,比先前的氯苯/更加清潔易得。本論文詳細(xì)探討了制膜參數(shù),如聚合物濃度,聚合物與三乙醇胺的比例、不同的胺化試劑種類、凝膠浴溫度、蒸發(fā)時間及相對濕度等因素對膜性能和其結(jié)構(gòu)的影響。此外我們采用二維紅外的方法詳細(xì)分析了鑄膜液在蒸發(fā)過程的吸水作用。
　　 本論文共包括五章
　　 第一章是緒論,簡要的介紹了分離膜的發(fā)展

4、歷史、應(yīng)用以及分類。之后介紹了荷電膜的幾種制備方法和荷電膜常用的表征手段,并對荷正電膜的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概括,然后對浸入沉淀相轉(zhuǎn)化法制膜(包括成膜過程和膜性能的影響因素)以及聚苯醚的性質(zhì)和在膜制備方面的應(yīng)用等分別進(jìn)行了介紹。最后提出本論文的研究意義及主要研究內(nèi)容。
　　 第二章以三乙醇胺為胺化劑,將溴化聚苯醚的芐基與三乙醇胺直接在鑄膜液中發(fā)生反應(yīng),得到含強(qiáng)堿性基團(tuán)的鑄膜材料,涂膜后置于水中凝膠,獲得荷正電的非對稱膜。分別研究了溴化

5、聚苯醚與三乙醇胺的不同比例、不同的胺化試劑以及凝膠浴的溫度等對膜性能及其形貌的影響。
　　 第三章著重考察了不同蒸發(fā)時間和相對濕度對荷正電膜的性能包括純水通量,截留率,孔徑分布等及形貌的影響。結(jié)果表明蒸發(fā)時間和相對濕度對膜的影響規(guī)律與一般的規(guī)律相反,這是因為蒸發(fā)過程有兩個互為制約的影響因素:溶劑NMP的蒸發(fā)和鑄膜液的吸水,NMP和鑄膜液蒸發(fā)過程的一維紅外結(jié)果證明了膜液吸水行為。孔徑分布和電鏡的也證實了膜通量和截留率的規(guī)律。另外為

6、了與干濕相轉(zhuǎn)化法做一個對比,將蒸發(fā)時間延長至12小時(類似于蒸汽沉淀相轉(zhuǎn)化引法)得到對稱結(jié)構(gòu)的膜。從電鏡圖上可以看到膜表面有球核狀的小球和針孔狀的小孔。
　　 第四章用二維紅外的方法詳細(xì)分析了鑄膜液吸水過程。通過對N-甲基吡咯烷酮、NMP/BPPO溶液的二維紅外對比分析得出,OH伸縮振動在3800-3100cm-1區(qū)域分裂成的四個峰(3635,3533,3392,and3297cm-1)進(jìn)行了清晰地歸屬,同時根據(jù)二維異步光譜讀出