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聚醚共聚乙酰胺膜的溶胀及渗透汽化性能研究

杨超  
【摘要】: 聚醚共聚乙酰胺(PEBA)是一种廉价易得的高分子材料,由它制成的渗透汽化膜对挥发性有机物具有良好的选择性渗透能力。通过红外光谱和元素分析了解PEBAx2533共聚物的化学组成结构;采用溶液浇铸法制备PEBA均质膜,并应用DSC-7差热扫描量热仪测定膜的热稳定性;通过拉伸性能试验,测定了膜机械性能。结果显示膜具有较好的热稳定性和机械强度。通过溶胀实验,分别测定了膜在正丁醇、醋酸正丁酯、醋酸以及它们水溶液中的溶胀度,考察了浸泡时间、温度及溶液浓度对溶胀度的影响。结果表明膜在醋酸正丁酯中的溶胀度最大,在水中的溶胀度最低;膜在上述各液体中浸泡,2min基本达到平衡;膜溶胀度随浓度和温度增加而升高。 利用摩尔引力常数和基团贡献法计算了膜的溶解度参数,它们与正丁醇和醋酸正丁酯的溶解度参数较接近,而与水的溶解度参数相差较大,由此可以解释该膜对醋酸正丁酯较好的溶解性能。还分别采用Flory-Huggins和UNIQUAC模型预测了水/正丁醇、水/醋酸正丁酯及水/醋酸二元混合液在膜中的溶解度。其中用溶解度参数法得到Flory-Huggins模型中的相互作用参数;用正丁醇、醋酸正丁酯、醋酸与膜的溶胀数据拟合得到UNIQUAC模型中溶剂与膜的二元相互作用参数。预测结果表明液相有机物含量增大,溶解在膜中的有机物含量就越多。对于以下四种化合物的吸附顺序是:醋酸正丁酯>正丁醇>醋酸>水。两种模型的计算结果基本一致,结果也表明PEBA膜是一种良好的亲有机物膜。 通过渗透汽化实验,分别分离醋酸正丁酯和正丁醇水溶液中的微量醋酸正丁酯和正丁醇。探讨了浓度和温度对渗透通量和分离因子的影响,膜对醋酸正丁酯的分离效果比对正丁醇的分离效果好;渗透通量和分离因子都随着醋酸正丁酯浓度的增加而增加;渗透通量随着温度的升高而增加。分离因子随温度的升高而减小。当浓度为到0.6%时,醋酸正丁酯的渗透通量为143.9(g·m~(-2)·h~(-1)),分离因子可达236.9。


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