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《北京化工大学》 2017年
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高性能聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜的制备与性能研究

薛晶晶  
【摘要】:纳滤膜是孔径在1-2纳米左右,用来分离低分子量溶质、溶剂分子或低价离子的功能性半透膜,其主要应用于脱盐、降低水硬度以及废水回收等水体系里的分离过程。然而,大多数工业体系均使用有机溶剂,如溶剂回收、食用油加工、药物纯化等。因此,耐溶剂纳滤膜较普通纳滤膜有更广泛的应用领域和研究价值,并在过去近二十年来被广泛开发和研究。在我们以前的研究中,通过热亚胺化的方法制备出聚酰亚胺膜,表现出了良好的耐溶剂性以及好的染料截留率,但是膜的渗透率相对较低。本文中我们提出了4种简单但有效的方法,用来抑制在聚酰胺酸(PAA)膜转变为聚酰亚胺(PI)膜的过程中,纳滤膜的孔塌陷以及表皮层厚度增加的问题。具体如下:1、首先使用溶剂交换和化学亚胺化方法代替真空干燥和热亚胺化方法,以此防止湿膜干燥过程中孔的塌陷。化学亚胺化的实验温度(100℃)较热亚胺化温度(300℃)低,避免了膜在高温下软化,而是仍然保持刚性,从而尽可能的维持了多孔结构。2、其次利用无纺布作为膜的支撑层,为膜提供了在水平方向上的支撑力,进一步减少了膜在溶剂交换和亚胺化过程中的收缩,减少了皮层厚度的增加。3、另外从最初聚酰胺酸结构入手,发现聚酰胺酸体系中由于存在分子间氢键及π-π相互作用,能够形成三维网状凝胶结构。本文以此为基础,将凝胶膜刮涂在无纺布表面,利用无纺布作支撑,最终制得了一种皮层薄、孔隙率高的膜结构。4、最后,通过向铸膜液中添加无机纳米二氧化钛溶胶,提高凝胶结构的交联密度,增强了凝胶骨架的强度,再利用溶胶-凝胶相转化的方法制膜,进一步提高了膜的分离性能。总之,通过对实验方法的不断改进,该系列不溶性聚酰亚胺膜的皮层逐渐变薄,膜渗透率逐渐变大,并且具有良好的耐溶剂性,因此具有巨大的有机溶剂纳滤应用的潜力。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ051.893

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