滲透汽化是一種環(huán)境友好新型分離技術,對近沸和共沸混合物的分離具有獨特優(yōu)勢,近年來,苯/環(huán)己烷等有機物分離用滲透汽化膜研究備受關注,但如何獲得兼具耐溶劑性、較高分離性能的膜材料仍然面臨挑戰(zhàn)。本文以苯/環(huán)己烷分離用滲透汽化膜的開發(fā)為目標,基于大環(huán)化合物環(huán)糊精及其衍生物聚輪烷的特異結構,設計制備了交聯(lián)改性和共沉積改性滲透汽化膜,對制備條件、膜性能的關系及其分離機制進行了研究。主要研究內容及結論如下:（1）以大環(huán)化合物環(huán)糊精分子為基體,制備了環(huán)糊精交聯(lián)劑（CD=）和具有滑移特性的聚輪烷交聯(lián)劑（PR=）;以乙基纖維素（EC）為活性層膜材料,聚偏氟乙烯（PVDF）為支撐層膜材料,制備了EC/PVDF復合膜,并采用CD=、PR=和季戊四醇三丙烯酸酯交聯(lián)劑（PETA）三種交聯(lián)劑對膜實現(xiàn)了交聯(lián)改性,對膜的苯/環(huán)己烷分離行為進行了研究。結果表明,交聯(lián)改性復合膜具有良好的機械性能和熱穩(wěn)定性,交聯(lián)提高了膜的耐溶劑性;滲透汽化測試結果表明,PR=改性復合膜的性能優(yōu)于CD=和PETA改性復合膜,PR=改性復合膜的滲透通量達4332g·m^-2·h^-1,分離系數(shù)為6.26,... 

【文章來源】：天津工業(yè)大學天津市

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

滲透汽化操作過程示意圖（a）冷凝抽真空法，（b）載氣吹掃法

第一章緒論3學上，它涉及滲透物在膜內的擴散速率，而且不同湍流之間的耦合也會影響各組分滲透[23]。此外，與通過干膜相比，這些滲透組分可能會使膜發(fā)生溶脹而改變其微觀結構，并明顯加快滲透物質在膜內的擴散速率[24,25]，于是人們提出了溶解擴散模型以及其它經(jīng)過理論補充改進的溶解擴散模型。（1）溶解-擴散模型“溶解-擴散”模型是滲透汽化以及反滲透和氣體分離過程中最廣泛接受的傳質模型[26-29]，它是由Graham[30]在對均質膜氣體滲透的廣泛研究基礎上提出的。滲透組分的溶解-擴散傳質模型如圖1-2所示，根據(jù)溶解-擴散模型，在滲透汽化分離過程中，整個過程分為“溶解-擴散-解吸”三步，當滲透汽化膜與進液料混合物接觸時，待分離組分在膜兩側蒸汽壓差與濃度差的推動下，被膜選擇性吸附溶解，以不同的速度在膜內擴散，在膜下游汽化、解吸，最終實現(xiàn)混合物的分離[31]。圖1-2溶解-擴散機制的示意圖在溶解-擴散理論模型中，擴散過程是最為關鍵的步驟，也是速率較慢的一步，而進料液體與膜界面的溶解以及膜汽界面的解吸速度非�？欤簿褪钦f滲透汽化過程的速率是由滲透物通過膜的擴散速度來決定的，因此滲透汽化膜的分離性能的提高可以通過提高膜的擴散選擇性來實現(xiàn)。mfeed=（1-1）在式（1-1）中，Cm和Cfeed分別代表中物質在膜表面和進料液的濃度，K是在膜和進料液中間的物質的分配系數(shù)，這個特性參數(shù)取決于該物質與膜之間的相互作用。膜內物質的運輸是一個傳輸速率控制過程，而其在膜內的擴散形式一般由菲克第一定律所決定[30,32,33]。=dmd（1-2）式（1-2）中N是一種物質通過膜的滲透通量，D是物質在膜內的擴散系數(shù)，δ是位置變量。通過在膜/進料液和膜/滲透物界面處引入物質的分配系數(shù)K，可以將膜表面?

第一章緒論15圖1-3環(huán)糊精的分子結構式和結構示意圖1.6聚輪烷簡介隨著超分子化學的發(fā)展，陸續(xù)出現(xiàn)了三代超分子主體分子，它們分別是冠醚、環(huán)糊精、杯芳烴，而伴隨著環(huán)糊精衍生出來的超分子聚輪烷也已經(jīng)成為超分子化學的一個重要分支。環(huán)糊精的空腔選擇性使得其有選擇性地穿過聚合物分子鏈，并形成聚輪烷，在聚輪烷上，環(huán)糊精分子可以沿著聚合物鏈自由的旋轉和滑動，從而形成一種特殊的結構[93,94]。聚輪烷的合成方法是利用環(huán)糊精中央空腔的選擇性，先使線性聚乙二醇分子（Mn＜2000）穿過其空腔，形成包結物，然后再用體積較大的基團對分子鏈進行封端處理，以防止環(huán)狀分子滑動移出分子鏈，其制備過程如圖1-4所示。圖1-4聚輪烷制備過程及結構示意圖上世紀90年代，Harada[95,96]等人利用α-環(huán)糊精與改性后的聚乙二醇絡合，成功制備了聚輪烷，并通過各種表征驗證了聚輪烷自移動結構的存在。此后，人們對聚輪烷的研究也來越深入，但是合成思路基本與此方法相同，只是改性方法及封端劑不同，因為以此法合成的聚輪烷具有生物相容性好及原料來源廣泛的優(yōu)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]環(huán)糊精超分子組裝體與核酸的相互作用[J]. 陳湧,劉育.  有機化學. 2012(05)
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[3]滲透蒸發(fā)膜的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 安樹旺,劉忠洲.  環(huán)境科學叢刊. 1991(05)
[4]滲透汽化研究進展[J]. 陳翠仙,蔣維鈞.  現(xiàn)代化工. 1991(04)

碩士論文
[1]環(huán)糊精分子管道的制備及其滲透汽化膜性能研究[D]. 李琳玲.浙江大學 2011



本文編號：3259882