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《浙江大学》 2005年
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有机物优先透过的烯烃共聚物渗透蒸发膜的结构与性能

田秀枝  
【摘要】:有机物优先透过的渗透蒸发技术对于有机废水的处理、高价值有机物的回收具有很好的应用前景。通常国内外都是采用橡胶态的聚合物(如PDMS、EPDM等)作为有机物优先透过的渗透蒸发膜材料,本文采用结晶性的聚合物(PP、PVDF)作为研究对象,通过共聚手段得到不同聚集态的共聚物,以及通过改变成膜溶剂获得不同晶相组成的共聚物膜。研究了聚集态结构与渗透蒸发分离性能之间的关系,对于渗透蒸发膜的发展具有重要的科学意义。 一方面,在Ziegler-Natta催化剂(TiCl_4/MgCl_2/AlEt_3)体系下,通过共聚合成得到丙烯/1—辛烯共聚物(POC)、丙烯/1—癸烯共聚物(PDE)。共聚结果表明,在温度为50℃、Al/Ti=100、常压的共聚条件下,丙烯和1—辛烯(或1—癸烯)共聚时,分别控制1—辛烯、1—癸烯与丙烯的浓度摩尔比为0.4985、0.6142,就可以得到具有微晶结构或无定形的共聚物。热分析及拉伸测试表明,POC、PDE膜的耐热性能较好,热失重温度较高(400℃)。POC、PDE膜中的微晶起到了物理交联点的作用,POC、PDE膜的断裂强度比PDMS膜的断裂强度(0.2~0.3MPa)要高,具有近似组成的POC膜(1—辛烯的含量为20.19mol.%)、PDE膜(1—癸烯的含量为21.18mol.%)的断裂强度分别为1.7MPa、3.6MPa。序列分布研究表明,1—辛烯(或1—癸烯)主要是以单个镶嵌的形式存在于共聚物的分子链中。平均序列长度及竞聚率计算结果表明,在共聚的情况下,发生1—辛烯(或1—癸烯)自聚的可能性非常小。 本文首次将POC、PDE作为渗透蒸发膜新材料,应用到有机物/水混合体系的渗透蒸发分离过程中,得到了较好的分离效果,25℃时,分离0.05wt.%的氯仿水溶液,渗透通量达到136.4g.m~(-2).h~(-1),分离因子为863。 通过POC、PDE膜的聚集态结构、渗透蒸发分离氯仿/水混合溶液的性能表征,探讨了POC、PDE膜的组成—结构—渗透蒸发分离性能之间的关系。随着共聚物组成1—辛烯(或1—癸烯)含量的增加,共聚物膜的结晶度和T_g都下降,无定型区高分子链的柔性增加,链段的活动性能增强,膜中自由体积增加,有利于提高有机物(氯仿)、水的渗透通量,但是因为尺寸小的水分子在扩散性能方面所占的优势,水渗透通量增加的速度较快,导致分离因子有所降低。渗透蒸发分离氯仿/水混合溶液测试表明,尽管相对于POC膜,PDE膜具有较高的渗透通量,较低的分离因子,但PDE膜的渗透蒸发分
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:X703.5

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