聚醚共聚乙酰胺膜的溶胀及渗透汽化性能研究

聚醚共聚乙酰胺膜的溶胀及渗透汽化性能研究

论文摘要

聚醚共聚乙酰胺(PEBA)是一种廉价易得的高分子材料,由它制成的渗透汽化膜对挥发性有机物具有良好的选择性渗透能力。通过红外光谱和元素分析了解PEBAx2533共聚物的化学组成结构;采用溶液浇铸法制备PEBA均质膜,并应用DSC-7差热扫描量热仪测定膜的热稳定性;通过拉伸性能试验,测定了膜机械性能。结果显示膜具有较好的热稳定性和机械强度。通过溶胀实验,分别测定了膜在正丁醇、醋酸正丁酯、醋酸以及它们水溶液中的溶胀度,考察了浸泡时间、温度及溶液浓度对溶胀度的影响。结果表明膜在醋酸正丁酯中的溶胀度最大,在水中的溶胀度最低;膜在上述各液体中浸泡,2min基本达到平衡;膜溶胀度随浓度和温度增加而升高。利用摩尔引力常数和基团贡献法计算了膜的溶解度参数,它们与正丁醇和醋酸正丁酯的溶解度参数较接近,而与水的溶解度参数相差较大,由此可以解释该膜对醋酸正丁酯较好的溶解性能。还分别采用Flory-Huggins和UNIQUAC模型预测了水/正丁醇、水/醋酸正丁酯及水/醋酸二元混合液在膜中的溶解度。其中用溶解度参数法得到Flory-Huggins模型中的相互作用参数;用正丁醇、醋酸正丁酯、醋酸与膜的溶胀数据拟合得到UNIQUAC模型中溶剂与膜的二元相互作用参数。预测结果表明液相有机物含量增大,溶解在膜中的有机物含量就越多。对于以下四种化合物的吸附顺序是:醋酸正丁酯>正丁醇>醋酸>水。两种模型的计算结果基本一致,结果也表明PEBA膜是一种良好的亲有机物膜。通过渗透汽化实验,分别分离醋酸正丁酯和正丁醇水溶液中的微量醋酸正丁酯和正丁醇。探讨了浓度和温度对渗透通量和分离因子的影响,膜对醋酸正丁酯的分离效果比对正丁醇的分离效果好;渗透通量和分离因子都随着醋酸正丁酯浓度的增加而增加;渗透通量随着温度的升高而增加。分离因子随温度的升高而减小。当浓度为到0.6%时,醋酸正丁酯的渗透通量为143.9(g·m-2·h-1),分离因子可达236.9。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 符号说明
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 渗透汽化分离的发展简史
  • 1.3 渗透汽化传递机理的研究
  • 1.3.1 溶解扩散模型
  • 1.3.2 孔流模型
  • 1.3.3 虚拟相变溶解扩散模型
  • 1.4 渗透汽化应用的研究
  • 1.4.1 有机溶剂脱水的研究
  • 1.4.2 水中微量有机物脱除的研究
  • 1.4.3 有机/有机混合体系分离的研究
  • 1.5 聚醚共聚乙酰胺膜的研究
  • 1.6 研究背景及课题意义
  • 第二章 聚醚共聚乙酰胺膜的制备与表征
  • 2.1 引言
  • 2.2 PEBA膜的制备
  • 2.3 PEBA膜的红外光谱
  • 2.4 PEBA膜的元素分析
  • 2.5 PEBA膜的差热扫描分析
  • 2.6 PEBA膜的力学性能
  • 2.7 本章小结
  • 第三章 聚醚共聚乙酰胺膜的基本溶胀行为
  • 3.1 引言
  • 3.2 膜材料与试剂
  • 3.3 膜的制备
  • 3.4 溶胀实验
  • 3.5 结果与讨论
  • 3.5.1 膜的溶胀度与浸泡时间的关系
  • 3.5.2 膜的溶胀度与浸泡温度的关系
  • 3.5.3 膜的溶胀度与浸泡浓度的关系
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 聚醚共聚乙酰胺膜的溶解度参数估算
  • 4.1 溶解度参数理论
  • 4.2 PEBA膜的溶解度参数估算
  • 4.2.1 利用摩尔引力常数直接计算
  • 4.2.2 基团贡献法
  • 4.3 溶胀度计算
  • 4.3.1 Flory-Huggins模型
  • 4.3.2 UNIQUAC模型
  • 4.3.3 两种模型的计算结果
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 聚醚共聚乙酰胺膜的渗透汽化性能
  • 5.1 引言
  • 5.2 膜材料与试剂
  • 5.3 膜的制备
  • 5.4 渗透汽化实验
  • 5.4.1 实验所用仪器和设备
  • 5.4.2 实验操作过程
  • 5.4.3 样品分析与数据处理
  • 5.5 实验结果与讨论
  • 5.5.1 渗透通量随着浓度的变化关系
  • 5.5.2 渗透通量随着温度的变化关系
  • 5.5.3 分离因子随着浓度的变化关系
  • 5.5.4 分离因子随着温度的变化关系
  • 5.6 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  • 6.1 结论
  • 6.2 对进一步研究的建议
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 相关论文文献

    • [1].碳分子筛填充聚醚共聚乙酰胺膜渗透汽化分离水溶液中的醋酸正丁酯[J]. 膜科学与技术 2010(02)
    • [2].纳米二氧化硅/聚醚共聚乙酰胺防水透气涂层织物的研制及其性能[J]. 纺织学报 2018(10)
    • [3].β-环糊精/聚醚共聚乙酰胺填充膜的制备及渗透汽化分离水中微量苯酚[J]. 化工学报 2016(11)

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