聚酰亚胺膜制备及汽油脱硫性能研究

论文摘要

本文以均苯四甲酸酐、4,4’ -二氨基二苯醚和3,5-二氨基苯甲酸为原料采用相转换法制备了耐溶剂的聚酰亚胺不对称膜,用于渗透汽化分离正辛烷/噻吩体系。实验研究了聚合温度、凝胶浴组成、渗透助剂以及3,5-二氨基苯甲酸的引入对聚酰亚胺膜脱硫性能的影响,并通过傅立叶红外、扫描电镜、X射线衍射和差示扫描量热等表征手段对聚酰亚胺膜进行了表征。主要结论如下:调节聚合反应温度040℃,保持凝胶浴的组成为25vol.%的乙醇水溶液,制备了聚酰亚胺膜。结果表明,反应温度为30℃时,聚酰亚胺膜的分离性能达到最优,渗透通量为1.81 kg/m2h,优先透过噻吩,分离因子为3.03。调节凝胶浴中乙醇的含量535vol.%,保持聚合反应温度为30℃,制备了聚酰亚胺膜。结果表明,乙醇含量为15vol.%时,聚酰亚胺膜的性能达到最优,渗透通量为2.36 kg/m2h,优先透过噻吩,分离因子为3.16。原料液中加入渗透助剂乙醇可以显著影响聚酰亚胺膜的渗透汽化性能。结果表明,渗透助剂可以有效提高渗透通量和分离因子。随着渗透汽化操作时间的延长,原料液中乙醇含量降低,渗透通量随之降低,但是能明显提高膜对噻吩的选择透过性。本文还研究了第三单体3,5-二氨基苯甲酸的引入对聚酰亚胺膜性能的影响。通过调节第三单体占二胺的摩尔含量520%,制备了聚酰亚胺膜。结果表明,第三单体的含量为5%时,聚酰亚胺膜的性能达到最优,渗透通量为1.05 kg/m2h,优先透过噻吩,分离因子为5.0。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 油品中硫化物的脱除
• 1.1.1 油品脱硫的重要性
• 1.1.2 油品中硫化物的存在形式
• 1.1.3 油品脱硫的不同方法
• 1.2 渗透汽化膜脱硫技术
• 1.2.1 渗透汽化简介
• 1.2.2 渗透汽化的原理及指标
• 1.2.3 渗透汽化膜材料选择理论
• 1.2.4 汽油脱硫用渗透汽化膜的研究
• 1.3 聚酰亚胺膜
• 1.3.1 聚酰亚胺的简介
• 1.3.2 聚酰亚胺的制备方法
• 1.3.3 聚酰亚胺非对称膜的制备
• 1.3.4 聚酰亚胺的分子结构设计
• 1.4 本文的研究思路
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验器材
• 2.1.1 实验药品及试剂
• 2.1.2 实验设备
• 2.2 聚酰亚胺膜的制备
• 2.2.1 PMDA-ODA 膜的制备
• 2.2.2 PMDA-ODA/DABA 膜的制备
• 2.3 渗透汽化实验
• 2.4 溶胀实验
• 2.5 膜的表征
• 2.5.1 傅立叶红外分析
• 2.5.2 X 射线衍射分析
• 2.5.3 扫描电镜分析
• 2.5.4 差示扫描量热分析
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 聚合温度对PMDA-ODA 聚酰亚胺膜性能的影响
• 3.1.1 PMDA-ODA 聚酰亚胺膜红外光谱分析
• 3.1.2 PMDA-ODA 聚酰亚胺膜X 射线衍射分析
• 3.1.3 PMDA-ODA 聚酰亚胺膜差示扫描量热分析
• 3.1.4 聚合温度对PMDA-ODA 聚酰亚胺膜渗透汽化性能的影响
• 3.1.5 聚合温度对PMDA-ODA 膜溶胀性能的影响
• 3.2 凝胶浴的组成对PMDA-ODA 聚酰亚胺膜性能的影响
• 3.2.1 PMDA-ODA 膜的SEM 图
• 3.2.2 凝胶浴组成对PMDA-ODA 膜渗透汽化性能的影响
• 3.2.3 凝胶浴组成对PMDA-ODA 膜溶胀性能的影响
• 3.3 渗透助剂乙醇对PMDA-ODA 聚酰亚胺膜性能的影响
• 3.3.1 乙醇对0 ℃制备的PMDA-ODA 膜渗透汽化性能的影响
• 3.3.2 乙醇对20 ℃制备的PMDA-ODA 膜渗透汽化性能的影响
• 3.3.3 乙醇对30 ℃制备的PMDA-ODA 膜渗透汽化性能的影响
• 3.3.4 乙醇对不同温度制备的PMDA-ODA 膜渗透汽化性能的影响
• 3.4 DABA 的引入对PI 膜性能的影响
• 3.4.1 PMDA-ODA/DABA 聚酰亚胺膜红外光谱分析
• 3.4.2 PMDA-ODA/DABA 聚酰亚胺膜X 射线衍射分析
• 3.4.3 PMDA-ODA/DABA 聚酰亚胺膜差示扫描量热分析
• 3.4.4 DABA 的含量对PMDA-ODA/DABA 膜渗透汽化性能的影响
• 3.4.5 DABA 的含量对PMDA-ODA/DABA 膜溶胀性能的影响
• 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢