滲透物小分子在聚酰亞胺滲透汽化膜中擴(kuò)散特性的研究.pdf

1、滲透汽化膜分離技術(shù)是最有發(fā)展前途的分離方法之一。在滲透汽化過(guò)程中，滲透物分子在膜內(nèi)的擴(kuò)散過(guò)程，是影響膜分離性能的關(guān)鍵因素。因此研究擴(kuò)散現(xiàn)象對(duì)膜分離技術(shù)的發(fā)展，具有重要意義。本論文采用了4種二胺和3種二酐通過(guò)兩步法制備了12種不同結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺(PI)均質(zhì)膜，利用動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)裝置測(cè)定了水蒸汽小分子在不同結(jié)構(gòu)PI膜中的吸附曲線，并通過(guò)計(jì)算反常擴(kuò)散指數(shù)討論了滲透物小分子在PI膜中的擴(kuò)散形式，以及PI膜結(jié)構(gòu)對(duì)吸附特性的影響；進(jìn)一步測(cè)定甲醇、乙醇

2、、異丙醇、水在PI膜中的吸附曲線和不同溫度下(298K、303K、308K.)水蒸汽在PI膜的吸附曲線，討論不同溫度和不同滲透物小分子在PI膜中的吸附特性的規(guī)律。 實(shí)驗(yàn)表明，滲透物小分子在PI膜中的擴(kuò)散過(guò)程在吸附初期大致分為Ⅰ、Ⅱ兩段，其中Ⅰ段擴(kuò)散速度小于Ⅱ段；小分子在PI膜中的擴(kuò)散類型按照反常擴(kuò)散指數(shù)所在值域的不同分為四類：0<2時(shí)，擴(kuò)散類型為超擴(kuò)散；d<,w>=2時(shí)，擴(kuò)散類型為Fick擴(kuò)散；d<,w>>2時(shí)，擴(kuò)散

3、類型為反常擴(kuò)散；d<,w>→∞時(shí)，擴(kuò)散類型為Case Ⅱ擴(kuò)散。膜結(jié)構(gòu)是擴(kuò)散速度的主要決定因素，隨著膜材料密度增大，分子鏈間距減小，自由體積分?jǐn)?shù)減小，分子鏈堆砌的緊密，鏈段活動(dòng)性變差，小分子在聚酰亞胺膜中的擴(kuò)散速度變小。水在PI膜中的擴(kuò)散屬于Fick擴(kuò)散，醇類在PI膜中的擴(kuò)散呈現(xiàn)反常擴(kuò)散的特征，不同溶劑小分子在PI膜中的擴(kuò)散速度大小規(guī)律為水>甲醇>乙醇>異丙醇；溫度是另一影響擴(kuò)散速度的因素，溫度的升高，小分子在PI膜中吸附的反常擴(kuò)散指數(shù)減