界面聚合法成膜過(guò)程觀測(cè)及分離CO2復(fù)合膜制備.pdf

1、界面聚合法已成功應(yīng)用于商業(yè)化反滲透膜和納濾膜的制備,在制備氣體分離膜方面也表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。然而,界面聚合成膜過(guò)程的相關(guān)研究報(bào)道較少,同時(shí),界面聚合分離氣體復(fù)合膜的“制備—結(jié)構(gòu)—性能”關(guān)系尚不明晰?；诖?本文分別以N-甲基二乙醇胺(MEDA)和均苯三甲酰氯(TMC)為水相和有機(jī)相單體,開(kāi)發(fā)了兩種可視化技術(shù)對(duì)界面聚合成膜過(guò)程進(jìn)行研究,同時(shí)還探明了界面聚合分離氣體復(fù)合膜的“制備—結(jié)構(gòu)—性能”關(guān)系。
　　采用視頻光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x(

2、OCA)對(duì)界面聚合過(guò)程中水相懸滴浸入有機(jī)相中的形貌以及所形成的膜的形貌進(jìn)行了研究。首先,通過(guò)觀察水相懸滴浸入有機(jī)相中的形貌變化,證實(shí)界面聚合膜朝有機(jī)相生長(zhǎng)。其次,研究了多種聚合條件對(duì)界面聚合過(guò)程中膜形貌的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)界面聚合膜上通常會(huì)出現(xiàn)“胞狀”結(jié)構(gòu)。膜上的“胞狀”結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生歸因于所形成的具有巨大表面能的初生膜處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)。最后,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了界面聚合過(guò)程中形成的膜表面“胞狀”結(jié)構(gòu)最終會(huì)形成粗糙的復(fù)合膜表面。
　　采用光學(xué)顯

3、微鏡對(duì)界面聚合過(guò)程中膜形貌進(jìn)行可視化研究。首先對(duì)界面聚合過(guò)程中兩相單體的擴(kuò)散進(jìn)行分析,結(jié)果表明兩相單體的擴(kuò)散都導(dǎo)致水相-有機(jī)相界面處界面不穩(wěn)定性的產(chǎn)生。其次,研究發(fā)現(xiàn)界面聚合膜形貌為典型的多尺度形貌,膜表面較小尺度的“胞狀”結(jié)構(gòu)均勻分布在較大尺度的凹凸不平的結(jié)構(gòu)上。界面聚合膜表面較小尺度的“胞狀”結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生歸因于所形成的具有巨大表面能的初生膜處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài);而反映了水相-有機(jī)相界面處波動(dòng)的膜表面較大尺度的凹凸不平歸因于聚合過(guò)程中界

4、面處存在的水相單體濃度梯度所引起的界面不穩(wěn)定性。
　　在涂敷一層硅橡膠(PDMS)涂層的聚砜(PS)超濾膜上界面聚合制備復(fù)合膜用于 CO2/N2分離。利用多種測(cè)試手段對(duì)復(fù)合膜分離層的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行表征。研究了復(fù)合膜的“制備—結(jié)構(gòu)—性能”關(guān)系。結(jié)果表明,同時(shí)具有高 CO2滲透速率和高 CO2/N2分離因子的復(fù)合膜具有較薄的分離層厚度、較高的分離層交聯(lián)度和較低的分離層結(jié)晶度。上述高性能氣體分離膜可以按照以下兩條原則制得:①增加水相單體在