高分子膜表面結(jié)構(gòu)與滲透汽化分離性能關(guān)系的探索性研究.pdf

1、滲透汽化是最有希望在有機(jī)物脫水、水中除去少量有機(jī)物等方面實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化的新興膜分離技術(shù)。根據(jù)溶解擴(kuò)散模型，分離膜的表面結(jié)構(gòu)性質(zhì)對膜的分離選擇性及分離通量有著重要的影響。研究膜表面化學(xué)基團(tuán)與滲透汽化分離性能的關(guān)系無論對于高性能分離膜的設(shè)計(jì)還是分離機(jī)理的研究都具有重要意義。 本文通過玻璃板誘導(dǎo)端羧基、端羥基功能化的聚苯乙烯以及聚苯乙烯-聚異戊二烯一聚苯乙烯三嵌段聚合物的親水功能端基向表面離析制備了表面帶有羧基、羥基滲透汽化分離膜。

2、研究了表面化學(xué)基團(tuán)的種類對膜分離性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明表面基團(tuán)種類對分離選擇性影響很大，對水的分離選擇性依次為：-COOH>-OH>phenyl,而對滲透通量的影響很小。但是，當(dāng)表面基團(tuán)結(jié)構(gòu)性質(zhì)相同而膜本體結(jié)構(gòu)不同時(shí)，膜的分離選擇性相同，而通量不同。這意味著在本實(shí)驗(yàn)體系下，滲透汽化膜的分離選擇性很大程度上由膜表面性質(zhì)決定，而通量由膜的本體結(jié)構(gòu)決定。 此外，將小分子量端羧基、氟甲基聚苯乙烯按一定比例加入到普通聚苯乙烯溶液中，利用

3、玻璃板及空氣面環(huán)境分別誘導(dǎo)制備了表面帶有不同羧基量與氟甲基量的聚苯乙烯膜，并得到XPS、表面能測試及接觸角等分析技術(shù)的證實(shí)。研究了聚苯乙烯膜表面基團(tuán)種類、數(shù)量對乙醇/水體系分離性能的影響，結(jié)果表明聚苯乙烯膜對水的分離選擇性隨著表面羧基量(0-1wt﹪)的增加而增加，但是通量沒有明顯變化；而隨著表面氟甲基量的增加而降低，滲透通量在小分子量端氟甲基聚苯乙烯含量低于1wt﹪時(shí)是不變的，而當(dāng)小分子量端氟甲基聚苯乙烯含量高于1wt﹪時(shí)滲透通量下降

4、。這一結(jié)論得到了溶脹實(shí)驗(yàn)，及膜表面溶出物的GPC譜圖隨溶解時(shí)間變化關(guān)系實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。 同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)端基功能化分離膜空氣面滲透液中水濃度隨著膜運(yùn)行時(shí)間有一個(gè)上升的過程，而玻璃面滲透液中水濃度隨分離時(shí)間的進(jìn)行變化很小。這是因?yàn)榉蛛x過程中膜表面發(fā)生重構(gòu)，親水的功能端基羧基、羥基會(huì)向表面離析，或者疏水的功能端基氟甲基向本體中移動(dòng)，使膜表面變得親水的緣故。而玻璃面沒有發(fā)生重構(gòu)是因?yàn)樵诔赡み^程中極性的組分已經(jīng)離析到了膜的玻璃面。而分離結(jié)果說