环糊精修饰沸石改性聚氨酯膜的制备及脱酚性能研究

采用β-环糊精(β-CD)对沸石(ZSM-5)进行化学改性,得到3种β-CD修饰的沸石,并将改性后的沸石填充到聚醚型聚氨酯(PU)中,制备了3种改性膜。采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和热重(TG)手段对改性的沸石以及改性膜进行了结构和热性质表征,考察了不同改性沸石填充膜的渗透汽化脱酚性能。结果表明,填充了改性沸石的PU膜可以有效分离苯酚/水混合物中的苯酚,3种改性沸石填充的膜的渗透通量均显著大于未改性沸石填充膜和空白膜,其中以异氰酸酯为桥联结构接枝环糊精沸石填充膜综合分离性能最佳,对于80℃含0.3%的苯酚水溶液,渗透通量为43.35 kg·μm/(m~2·h),分离因子为15.24。     

聚氨酯膜的制备及渗透汽化分离水中苯酚性能研究

研究通过两步反应法制备端羟基聚丁二烯基聚氨酯（HTPB-PU）渗透汽化膜,采用红外、热分析、扫描电镜等手段对其结构与性能进行了表征,研究了该膜从水中分离苯酚的渗透汽化性能。结果发现,该膜表现出良好的优先透过苯酚的分离性能。以0.5%苯酚水溶液作为料液,随着操作温度从60℃增加到80℃,渗透通量增加而分离因子下降,在60℃时,分离因子与渗透通量可分别达到23.80与2.85 kg.μm.m-2.h-1。     

碳纳米管改性PEBA膜的制备与渗透汽化分离性能研究

本次试验以聚醚嵌段酰胺(PEBA)为原料,制备了PEBA均质膜,再将羧基化碳纳米管以及环糊精改性的羧基化碳纳米管加入PEBA进行改性,并对这三种膜进行渗透汽化测试和相关表征。结果表明,当添加的碳纳米管占PEBA质量为0.1%时,羧基化碳纳米管改性膜的渗透通量和分离因子均比纯PEBA膜有所提高,而环糊精改性的羧基化碳纳米管填充膜的分离因子比纯PEBA膜明显提高,但是渗透通量低于纯PEBA膜。     

改性PVA/PAN共混膜渗透汽化分离异丙醇-水溶液的研究

对自制改性聚乙烯醇(PVA)/聚丙烯腈(PAN)共混膜渗透汽化分离异丙醇-水溶液体系的性能进行了研究。分别考察了操作温度、下游表压以及异丙醇浓度对PVA/PAN共混膜渗透蒸发分离性能影响。结果表明,随着操作温度及异丙醇浓度的增大和下游压力的减小,膜的渗透通量增加,分离因子减小。在操作温度298 K、下游表压4k Pa的条件下,采用膜厚为42μm的PVA/PAN共混膜对90%(质量分数)的异丙醇-水体系进行渗透汽化分离,其渗透通量和分离因子分别达到1 940 g·m-2·h-1和22.2。     

PVA/PAN共混膜渗透汽化分离醋酸-水溶液的研究

对自制聚乙烯醇(PVA)/聚丙烯腈(PAN)共混膜渗透汽化分离低浓度醋酸-水溶液体系的性能进行了研究。分别考察了操作温度、下游表压以及醋酸浓度对PVA/PAN共混膜渗透蒸发分离性能影响。结果表明,随着操作温度增大和醋酸浓度及下游压力的减小,膜的渗透通量增加,分离因子减小。在操作温度323 K、下游表压8 mm Hg的条件下,采用膜厚为45μm的PVA/PAN共混膜对90wt.%的醋酸-水体系进行渗透汽化分离,其渗透通量和分离因子分别达到3746 g·m-2·h-1和3.75。     

蒙脱石填充改性PDMS膜对稀溶液中苯的渗透分离性能

研究了CTAB柱撑改性蒙脱石填充聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜对稀溶液中苯的渗透分离性能,考察了操作温度、有机蒙脱石填充量及料液中苯浓度对填充膜分离性能的影响. 结果表明,蒙脱石的填充不但能增强膜的机械性能,而且能明显改善膜的分离性能,随着蒙脱石填充量的增加,渗透通量增大,而分离因子先增大后减小;随着操作温度的提高,渗透通量明显增大,分离因子却减小;当料液中苯浓度增大时,苯通量增大,水通量保持不变,而分离因子减小. 用填充量为9.09%的填充膜对苯浓度为1000 kg/kg的料液进行渗透汽化实验,得到膜的渗透通量为115 g/(m2×h),分离因子达到798,比纯PDMS膜通量增大了12%,分离因子增大了32%.     

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

将β-环糊精(β-CD)添加到聚醚共聚乙酰胺(PEBA)中制备β-环糊精/聚醚共聚乙酰胺填充膜(β-CD-f-PEBA),用于苯酚-水的渗透汽化分离研究。SEM、FTIR表明β-环糊精在膜中分散均匀且与膜结合紧密,与膜间只有氢键相互作用而未发生化学交联。拉伸实验表明膜的拉伸强度和断裂强度均随着β-CD添加量的增加先减小后增大。采用基团贡献法计算了PEBA、苯酚及水的溶解度参数,证明PEBA膜对苯酚具有较高的选择吸附性。通过溶胀验证膜对苯酚的选择吸附性能,膜对苯酚的吸附量度随着料液中苯酚浓度和膜中β-CD添加量的增加而增加。考察了PEBA和β-CD-f-PEBA膜的渗透汽化性能,当β-CD填充量为0.5%(质量)时,分离效果最佳,渗透通量和分离因子分别为3062.9 g·m~(-2)·h~(-1)和43.3。通过Arrhenius方程计算苯酚和水的渗透活化能分别为97.19和52.12k J·mol-1。重复实验表明β-CD-f-PEBA膜的操作稳定性良好。     

BPADA-ODA非对称聚酰亚胺膜制备及CPD/MCPD分离性能研究

渗透汽化膜技术替代传统精馏工艺分离环戊二烯/甲基环戊二烯碳五馏分同系物。以丙酮为非极性成膜添加剂,水为凝胶介质,采用溶胶-凝胶二步法合成BPADA-ODA非对称聚酰亚胺膜,利用FT-IR表征聚酰胺酸和非对称膜组成,SEM表征膜表面和断面结构形貌,并探讨膜厚、原料液流量等膜工艺参数对分离性能的影响。结果表明:BPADA与ODA化学亚胺化完全,膜表面无孔致密,膜断面为致密皮层和指状多孔支撑层构成,膜厚增加,膜分离因子增大而渗透通量减小,最优膜厚为110μm,原料流量为30 m L·min-1。膜分离性能长期稳定,32 h渗透通量可达236.6 mg·m-2·h-1,CPD分离因子达1.61,原料液可分离提纯96.2%(wt)的甲基环戊二烯。     

碳纳米管改性聚氨酯膜的脱酚性能研究

采用聚醚型聚氨酯(TX180UV)和窄口径羧基化多壁长碳纳米管(XFM03)、宽口径羧基化多壁短碳纳米管(XFM36)、窄口径羟基化多壁长碳纳米管(XFM02)、窄口径羧基化多壁短碳纳米管(XFM06)四种不同的碳纳米管制备了六种不同聚氨酯膜,并进行渗透汽化测试以及用红外光谱和扫描电镜断面对其进行表征。结果表明:羧基化碳纳米管分离性能更好;短碳纳米管分离性能更好;宽口径碳纳米管分离性能更好;羧基化宽口径短碳纳米管(XFM36-PU)的分离性能最好。     

苯胺类扩链剂对聚氨酯渗透汽化膜性能的影响

采用预聚体分散法,以邻苯二甲酸-1,6-己二醇酯二醇(PH-56)为软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,三种不同二胺(分别为乙二胺EDA、对苯二胺PPDA、联苯二胺BPDA)为扩链剂制备了三个系列的水性聚氨酯膜。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)对膜结构进行表征。对于苯/环己烷(50/50wt.%),测定膜的溶胀率和渗透汽化分离性能。结果表明,含有苯环的二胺扩链所得膜的热稳定性优于乙二胺扩链所得膜,其中联苯二胺系列膜热稳定性最好。配方相同的三种系列膜的溶胀率从大到小依次为EDA系列、PPDA系列、BPDA系列。相同配方条件下,BPDA的分离选择性最好,分离因子最高,为7.51;EDA系列渗透通量最大,最高为9.39J/kg·μm·m-2·h-1。同一系列中,随着胺类扩链剂含量逐渐增加,渗透通量减小,分离因子呈相反趋势。