作為一種新興的膜分離技術(shù),耐溶劑納濾能分離和純化有機(jī)溶劑中的小分子溶質(zhì),在化工分離領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。相比傳統(tǒng)的精餾、萃取和重結(jié)晶等分離技術(shù),耐溶劑納濾具有能耗低、排放少、自動化程度高及室溫下即可進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)。聚酰亞胺（PI）由于其優(yōu)異的機(jī)械性、耐溶劑性能和易交聯(lián)性成為研究最廣泛的耐溶劑納濾膜材料。已報道的PI基耐溶劑納濾膜制備方法均存在一些不足:對于整體非對稱（ISA）膜的制備,往往只關(guān)注交聯(lián)劑的交聯(lián)效率,忽視膜與溶劑間的親和性;對于薄層復(fù)合（TFC）膜的制備,傳統(tǒng)的界面聚合和直接涂覆法面臨操作繁瑣或皮層太厚等問題;而對納米薄層復(fù)合（TFN）膜的制備,納米粒子的分散性及其與有機(jī)基質(zhì)間的界面間隙等問題亟待解決。本論文采用了多種改性策略制備不同類型的PI基耐溶劑納濾膜,系統(tǒng)地考察了不同改性策略下復(fù)合膜的物理化學(xué)性質(zhì)、分離性能、耐溶劑性能及改性機(jī)理。通過在PI鑄膜液中添加適量的親水性單胺三羥甲基胺基甲烷（Tris）,利用胺基和亞胺基團(tuán)的開環(huán)反應(yīng)將Tris分子接枝到PI分子主鏈上,通過傳統(tǒng)的浸沒相轉(zhuǎn)化和己二胺交聯(lián),得到親水改性的交聯(lián)PI基ISA耐溶劑納濾膜。通過表面全反射紅外光譜和元素分析確... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

液體分離膜概述：（a）膜分離過程，（b）壓力驅(qū)動的液體分離膜過濾圖譜

如圖1-2 所示。ISA 膜由上表面致密的皮層和底部多空的壓層結(jié)構(gòu)組成，并且皮層和壓層均由相同的材料組成。ISA 膜皮層的厚度和孔徑對分離過程起決定作用，決定膜的滲透性和選擇性；壓層的大孔結(jié)構(gòu)能保證溶劑的快速滲透通過，同時提供膜的整體機(jī)械性能，這類膜一般通過浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法一步制備[63]。TFC 膜由超薄致密的皮層和超濾基膜組成，皮層和基膜由不同的材料組成。超濾基膜由浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法制備，皮層則后續(xù)通過其它方法構(gòu)筑，通過單獨(dú)優(yōu)化基膜和皮層的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能使復(fù)合膜達(dá)到最優(yōu)的分離效果。目前已報道的制備 TFC 膜的方法主要包括界面聚合和直接涂覆兩種方法。在界面聚合和

1-4 浸沒相轉(zhuǎn)化法得到膜的結(jié)構(gòu)：（a）瞬時相轉(zhuǎn)化過程得到的膜形貌，（b）延遲相化過程得到的膜形貌[85]Fig. 1-4 Structures of membranes from immersion phase inversion (a) structure of membrafrom instantaneous liquid–liquid demixing, (b) structure of membrane from delayedliquid–liquid demixing[85]2007 年，Livingston 課題組報道了二胺交聯(lián)改性聚酰亞胺耐溶劑納濾膜法[88]。將浸沒-析出相轉(zhuǎn)化方法制得的非交聯(lián)膜浸泡于己二胺的異丙醇溶一段時間，二胺分子中的胺基與聚酰亞胺鏈段上的亞胺基團(tuán)反應(yīng)生成酰胺，得到交聯(lián)的聚酰亞胺耐溶劑納濾膜。其中異丙醇起到溶脹聚合物鏈段的，利于二胺分子擴(kuò)散到聚合物鏈段間，使交聯(lián)反應(yīng)充分進(jìn)行，其反應(yīng)機(jī)理 1-3 所示。交聯(lián)后的膜在包括 N,N-二甲基甲酰胺和 N-甲基吡咯酮等極性子性溶劑中均能表現(xiàn)出穩(wěn)定的分離性能[89-92]。對 PI 基 ISA 耐溶劑納濾膜的一個重要研究方向是交聯(lián)劑的選擇和優(yōu)化聯(lián)劑的類型和結(jié)構(gòu)對交聯(lián)反應(yīng)有很大的影響[93]。研究發(fā)現(xiàn)，支鏈脂肪族相比其它結(jié)構(gòu)的二胺更有利于交聯(lián)反應(yīng)的進(jìn)行[94-96]。通過調(diào)整交聯(lián)策略含有交聯(lián)劑的水溶液作為浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法制備 PI 基 ISA 膜的凝固浴，聚酰亞胺在水中析出時同時進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，即可以減少醇類等交聯(lián)溶劑的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3106671