生物粘合啟發(fā)下滲透蒸發(fā)復(fù)合膜的制備與酯化反應(yīng)強化.pdf

1、工業(yè)應(yīng)用中的滲透蒸發(fā)膜多數(shù)為復(fù)合膜,其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性直接關(guān)系到膜的使用壽命。研究高分離性能、高穩(wěn)定性的復(fù)合膜有重要理論意義和應(yīng)用價值。本研究以乙醇和水的滲透蒸發(fā)分離為研究對象,以增強復(fù)合膜分離層與支撐層界面相互作用、提高復(fù)合膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性為出發(fā)點,受生物粘合現(xiàn)象的啟發(fā),將生物粘合劑引入復(fù)合膜中,提出了一種制備復(fù)合膜的新方法?；谏镎澈蠙C理,對復(fù)合膜的界面相互作用進行分析和調(diào)控,獲得了具有高穩(wěn)定性和高分離性能的復(fù)合膜。
　　 首先,在

2、殼聚糖(CS)分離層和聚丙烯腈(PAN)支撐層間引入了一層卡波姆(CP)生物粘合劑作為過渡層,制備了GCCS/CP/PAN三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜。T-型剝離測試證實了CP的引入增強了CS/PAN間的界面粘合強度。接觸角測試結(jié)果表明了CP可改善PAN支撐層的親水性,增強與CS分離層的界面相容性。滲透蒸發(fā)實驗結(jié)果表明CP的引入可提高膜的分離選擇性。在此基礎(chǔ)上,將明膠(GE)、透明質(zhì)酸(HA)生物粘合劑引入復(fù)合膜中,制備了GCGE/PAN、GCHA

3、/HM-PAN兩層結(jié)構(gòu)復(fù)合膜。GE、HA生物粘合劑既能與支撐層形成牢固的粘合又具有良好成膜性和強親水性,可直接用作復(fù)合膜的分離層。對比所考察的三種復(fù)合膜的滲透蒸發(fā)性能,GCHA/HM-PAN復(fù)合膜的脫水性能最高:當(dāng)HA濃度為0.8wt.％,交聯(lián)度為0.3及采用水解改性的PAN為支撐層時,GC(0.3)HA(0.8)/HM-PAN膜的滲透通量為1.634 kg/(m2h),分離因子為233。
　　 嘗試了采用分子動力學(xué)模擬技術(shù)從分

4、子水平上揭示膜材料-膜微觀結(jié)構(gòu)-膜分離性能的關(guān)系,初步探究了三種復(fù)合膜的界面粘合機理。界面粘合鍵均由氫鍵、范德華力和靜電力非鍵相互作用組成。在不同復(fù)合膜界面處占主導(dǎo)的作用力不同:CS/CP/PAN為靜電力;GE/PAN為范德華力;而HA/HM-PAN為氫鍵。其中,HA/HM-PAN結(jié)構(gòu)的界面相互作用最強,從而可以抑制分離層高分子鏈的運動性和溶脹,獲得高分離選擇性。
　　 考察了GCCS/PAN、GCGE/PAN、GCHA/HM-