隨著化石燃料的稀缺和環(huán)境污染的加劇,生物燃料特別是生物醇受到了越來(lái)越多的關(guān)注。滲透汽化,作為一種基于膜的分離工藝,用于從發(fā)酵系統(tǒng)分離生物醇是極具競(jìng)爭(zhēng)力的。因?yàn)榕c傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比,滲透汽化不僅具有環(huán)境友好和成本低等優(yōu)點(diǎn);特別的是,其還能高效分離共沸混合物。眾所周知,膜是決定滲透汽化分離性能的關(guān)鍵因素之一。從滲透汽化脫水膜材料的選擇來(lái)看,聚酰亞胺已被證明是優(yōu)良候選之一,因?yàn)槠渚邆浔却蠖鄶?shù)常規(guī)親水性高分子更突出的物理化學(xué)性質(zhì),比如高的熱穩(wěn)定性和優(yōu)異的機(jī)械性能。然而,聚酰亞胺膜仍面臨著低通量和不可忽視的溶脹等問(wèn)題。為此,本論文通過(guò)熱交聯(lián)、酰肼交聯(lián)以及熱環(huán)化脫水等對(duì)聚酰亞胺膜進(jìn)行了化學(xué)修飾,并研究了不同改性手段對(duì)其相應(yīng)的物化性質(zhì)、分離性能和長(zhǎng)期操作穩(wěn)定性的影響。首先,分別通過(guò)化學(xué)和熱亞胺化方法合成兩種新的含羧基的聚酰亞胺,然后對(duì)相應(yīng)的膜進(jìn)行熱處理改性。結(jié)果表明,熱處理對(duì)這兩種含羧基的聚酰亞胺膜的物化性質(zhì)和分離性能具有相似的影響。相對(duì)低溫的熱處理僅導(dǎo)致熱退火,而較高溫度的熱處理還會(huì)引發(fā)熱誘導(dǎo)的脫羧基交聯(lián)(熱交聯(lián))。含羧基的聚酰亞胺膜在適當(dāng)溫度下進(jìn)行熱交聯(lián)后,其用于乙醇脫水的分離性能可以被明顯改善...

【文章頁(yè)數(shù)】：141 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 滲透汽化
        1.1.1 滲透汽化的歷史
        1.1.2 滲透汽化的基本原理
        1.1.3 滲透汽化的傳質(zhì)模型
        1.1.4 滲透汽化過(guò)程的影響因素
        1.1.5 滲透汽化的應(yīng)用領(lǐng)域
    1.2 滲透汽化膜
        1.2.1 滲透汽化膜的分類
        1.2.2 滲透汽化高分子膜材料的選擇
        1.2.3 滲透汽化高分子膜的常規(guī)制備方法
    1.3 聚酰亞胺分離膜
        1.3.1 聚酰亞胺
        1.3.2 聚酰亞胺膜在滲透汽化領(lǐng)域的應(yīng)用
    1.4 聚酰亞胺滲透汽化膜的改性
        1.4.1 共混
        1.4.2 熱退火
        1.4.3 熱重排
        1.4.4 熱環(huán)化脫水
        1.4.5 熱交聯(lián)
        1.4.6 胺交聯(lián)
        1.4.7 醇交聯(lián)
    1.5 本文的研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
        1.5.1 本文的研究?jī)?nèi)容
        1.5.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn)
2 材料與方法
    2.1 材料與儀器
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 滲透汽化性能測(cè)試
    2.3 表征方法
        2.3.1 GPC
        2.3.2 特性粘度測(cè)試
        2.3.3 FTIR
        2.3.4 TGA
        2.3.5 WXRD
        2.3.6 溶解度測(cè)試
        2.3.7 機(jī)械拉伸測(cè)試
        2.3.8 UV
        2.3.9 接觸角測(cè)試
        2.3.10 熔點(diǎn)測(cè)試
        2.3.11 ¹H NMR
        2.3.12 凝膠含量測(cè)試
        2.3.13 XPS
        2.3.14 吸附測(cè)試
        2.3.15 脫附測(cè)試
    2.4 本章小結(jié)
3 熱交聯(lián)改性
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 材料與儀器
        3.2.2 熱交聯(lián)PI致密膜的制備
        3.2.3 滲透汽化性能測(cè)試
        3.2.4 PI的合成表征
        3.2.5 熱交聯(lián)PI膜的表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 PI的合成表征
        3.3.2 熱處理溫度對(duì)PI膜的物化性質(zhì)的影響
        3.3.3 熱處理溫度對(duì)PI膜的滲透汽化性能的影響
        3.3.4 操作溫度對(duì)熱交聯(lián)PI膜的滲透汽化性能的影響
        3.3.5 滲透汽化性能比較
    3.4 本章小結(jié)
4 三酰肼交聯(lián)改性
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 材料與儀器
        4.2.2 BTCH的合成
        4.2.3 BTCH交聯(lián)MATRIMID致密膜的制備
        4.2.4 滲透汽化性能測(cè)試
        4.2.5 BTCH的合成表征
        4.2.6 BTCH交聯(lián)PI膜的表征
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 BTCH的合成表征
        4.3.2 BTCH含量對(duì)交聯(lián)PI膜的影響
        4.3.3 成膜溫度對(duì)BTCH交聯(lián)PI膜的影響
        4.3.4 滲透汽化性能比較
    4.4 本章小結(jié)
5 熱環(huán)化脫水改性
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 材料與儀器
        5.2.2 熱環(huán)化脫水改性PI膜的制備
        5.2.3 滲透汽化性能測(cè)試
        5.2.4 表征
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 熱環(huán)化脫水改性PI膜的表征
        5.3.2 熱環(huán)化脫水改性PI膜的滲透汽化分離性能
        5.3.3 操作溫度對(duì)滲透汽化性能的影響
        5.3.4 長(zhǎng)期操作穩(wěn)定性測(cè)試
    5.4 本章小結(jié)
6 交聯(lián)和熱環(huán)化脫水聯(lián)合改性
    6.1 引言
    6.2 試驗(yàn)部分
        6.2.1 材料與設(shè)備
        6.2.2 改性PI致密膜的制備
        6.2.3 滲透汽化性能測(cè)試
        6.2.4 膜表征
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 不同改性PI膜的物化性質(zhì)
        6.3.2 不同改性PI膜的分離性能
        6.3.3 溶解和擴(kuò)散分析
        6.3.4 聯(lián)合改性的PI膜用于不同醇類有機(jī)物脫水的分離性能
        6.3.5 滲透汽化性能比較
    6.4 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士期間發(fā)表論文與取得的其它研究成果及榮譽(yù)



本文編號(hào)：3860802