非对称复合膜的结构参数及涂复层性能对气体渗透选择性的影响

根据气体渗透的阻力迭加概念,导得致密层中微孔未完全堵实(完全堵实仅是其特例)时一维稳态渗透速率表达式。以H_2和N_2通过表皮层涂复硅橡胶的聚矾非对称复合膜渗透为例,计算和分析了致密层中微孔完全堵实时膜结构参数1_1,1_2和ε对JH_2和αH_2/N_2的影响,及由于部分微孔未堵上产生的对JH_2和αH_2/N_2的影响。并考察了涂层材料的本征选择渗透性对了JH_2和αH_2/N_2的影响。     

g-C3N4改性PVDF-CTFE混合基质超滤膜的制备与性能

以聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯(PVDF-CTFE)为成膜聚合物，二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为致孔剂，自制的光催化剂石墨氮化碳(g-C₃N₄)为催化改性颗粒，采用非溶剂相转换(NIPS)法成功制备了PVDF-CTFE/g-C₃N₄混合基质膜.考察了不同改性粒子添加量对混合基质膜结构及性能的影响.结果表明，g-C₃N₄的添加使得PVDF-CTFE膜的亲水性能、通透性能、力学性能和超滤分离性能都有所增强，并展现出良好的抗污染能力.当g-C₃N₄添加量达到2%(质量分数)时，其通量恢复率超过80%,并保持纯水通量为309.3 L/(m²·h),BSA截留率为98.1%,拉伸断裂强度为3.8 MPa.此外，由于g-C₃N₄的添加，PVDF-CTFE/g-C₃N₄混合基质膜还能够通过光照催化降...     

超疏水石墨烯/甲醛-三聚氰胺-亚硫酸氢钠共聚物海绵的制备及其在油水分离中的应用

采用两步法合成了石墨烯（GE）改性的超疏水超亲油甲醛-三聚氰胺-亚硫酸氢钠（FMS）共聚物海绵,首先在FMS海绵基质上进行GE原位聚合,然后通过聚甲基苯基硅氧烷构筑超疏水结构。采用FTIR、SEM、TGA、光学接触角测量仪对海绵结构进行表征分析。结果表明,GE成功地修饰了FMS海绵,制备出的GE/FMS共聚物海绵的接触角达158.9°。将GE/FMS共聚物海绵用于油水分离,经20次对机油吸附-解吸附测定后仍能保持稳定的超疏水性质。改性后的GE/FMS海绵具有良好的可重复利用性且对油和有机溶剂具有高度选择吸收性,对氯仿和机油的吸收量分别达到自身质量的约125倍和90倍,对油或有机溶剂的回收率达到87%以上。进一步对油或有机溶剂与水的分离进行了应用模拟,结果表明:改性后的GE/FMS海绵可以高效快速地将油或有机溶剂从水中分离出来,对于投入生产及吸附应用具有实际意义。      

气体在均质高分子膜中渗透过程的研究

本文研究了气体在玻璃态聚合物膜中的渗透行为,提出了Langmuir环境和Henry环境的渗透分离系数的概念,推导出它们与表观分离系数间的关系,分析了压力,组成和温度及膜的玻璃化转变对选择渗透性的影响,验证了双吸着双迁移模型及其扩展形式的适用性.通过理论分析和实验证明探讨了实际中出现的“快气变慢,慢气变快”及“纯气渗透系数之比往往高于实际的混合气渗透分离系数”,指出其并非一般性结论,有时会出现与此相反的结果.     

纯溶剂在线性低密度聚乙烯膜中扩散的计算

为了评价和预测密封材料线性低密度聚乙烯(LLDPE)的防渗透性能,结合实验和数学模型2种手段,研究5种化工溶剂在LLDPE薄膜中的扩散性能.采用稳态渗透汽化实验和吸附溶胀实验分别获得各组分的渗透通量数据和平衡吸附量.引入Fujita自由体积模型阐述扩散系数,根据渗透通量实验数据拟合得到各组分的自由体积参数.结果表明,渗透通量的计算值与实验值基本一致.根据模型计算得到5种溶剂的扩散系数随温度变化的曲线.通过求解Fick第二定律的偏微分方程数值解,得到不同时刻5种溶剂在平板膜内部的质量浓度分布曲线.结果表明,LLDPE对5种溶剂的防渗透性能良好.     

醋酸丁酯酯化反应体系组分在PEBA膜中的吸附性能

采用实验和模型计算两种方法研究了醋酸丁酯酯化反应体系组分在涂布法制备的用于渗透汽化分离的PEBA膜材料中的吸附行为.分别用Flory-Huggins和ONIQUAC模型预测了全浓度范围内的水/有机物二元混合液在PEBA膜中的吸附量.用溶解度参数法得到Flory-Huggins模型中的相互作用参数;用纯溶剂与膜的平衡吸附数据拟合得到UNIOUAC模型中溶剂与膜的二元相互作用参数,而溶剂之间的二元相互作用参数可用文献中汽液平衡数据关联拟合.结果表明PEBA膜材料的亲有机物性能良好,对于四种组分的选择吸附性顺序为:醋酸正丁酯>正丁醇>醋酸>水,并且两种模型的计算结果基本一致.     

纯溶剂在线性低密度聚乙烯膜中的渗透汽化

用渗透汽化实验装置测定了5种常用化工溶剂在线性低密度聚乙烯材料中的渗透性能,考察不同温度对于5种溶剂的渗透通量的影响。通过渗透通量与温度的Arrhenius关系,回归拟合得到各种溶剂的渗透活化能;并采用吸附溶胀实验测定了5种纯溶剂在该膜材料中的平衡吸附量,以此推算出25℃条件下5种溶剂在膜材料内部的扩散系数。结果表明,5种溶剂的渗透通量的顺序为正己烷正庚烷环己烷丙酮甲基吡咯烷酮,吸附量大小顺序为甲基吡咯烷酮环己烷正己烷正庚烷丙酮。     

气体膜分离过程中浓差极化的影响

在气体膜分离过程中,浓差极化的存在使分离效果变差。虽然在许多现有的气体膜分离过程中浓差极化并不严重,但随着高通量分离膜的不断问世,浓差极化作用将不可忽视。本文推导了考虑浓差极化时稳态渗透速率表达式,并通过计算考察了操作参数和膜性能参数变化时,浓差极化作用大小的变化规律,为高通量膜分离器的设计与应用提供参考。