聚芳醚砜耐溶剂纳滤膜的研制

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaobangzi
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纳滤膜可以从分子层面对体系进行分离,且分离过程无相变、操作简单、能耗低,因此在过去的几十年间得到了广泛的关注。目前大部分纳滤膜主要应用于水溶液体系中,而能应用于石油化工、催化等领域非水溶液体系的耐溶剂纳滤(SRNF)膜相对较少,商业化的SRNF膜材质主要为硅橡胶和聚酰亚胺,但存在价格昂贵和耐溶剂等级不够等问题,因此开发高性价比的SRNF膜具有重要的意义。聚砜(PSf)、聚醚砜(PES)和杂萘联苯聚醚砜(PPES)综合性能优异,广泛应用于超滤膜和复合膜底膜,但其材料本身的耐溶剂性能欠佳,为了能用于SRNF膜的制备,需要通过相应的改性处理来提高其耐溶剂性能。本论文以PSf, PES和PPES为原料,对其进行氯甲基化改性,分别制备了一系列氯甲基含量在1.50mmol/g-2.50mmol/g的氯甲基化聚砜(CMPSf)、氯甲基化聚醚砜(CMPES)和氯甲基化杂萘联苯聚醚砜(CMPPES),并以此为膜材料通过相转化法制备基膜,对基膜进行胺化处理来制备耐溶剂纳滤膜。考察了基膜制备过程中,铸膜液的组成(聚合物与添加剂的种类和含量)和制膜工艺(溶剂蒸发时间、加热温度、凝胶浴温度)对膜结构和分离性能的影响。聚合物浓度的增大、溶剂挥发时间的延长和加热温度的提高均能使所制备的纳滤膜选择性提高而通量下降。凝胶浴温度的升高使膜通量有较大幅度的提高而选择性下降。随着有机添加剂丁酮含量的增加,所制备的纳滤膜选择性提高而通量下降。随着无机小分子添加剂氯化锂含量的增加,纳滤膜的通量逐渐增大而选择性降低。在优化的铸膜液组成及制膜工艺下以CMPPES制备的纳滤膜对0.1g/L MgCl2水溶液的通量为75.4L/m2·h,脱除率为45%;对0.001wt.%亚甲基蓝(MB)乙醇溶液的通量为24.5L/m2·h,脱除率为90%,对两种测试溶液的通量与脱除率均高于以CMPSf和CMPES制备的纳滤膜。以乙二胺为胺化试剂,考察了氯甲基化聚芳醚砜的氯甲基含量对膜分离性能和耐溶剂性能的影响。随着氯甲基含量增加,所制备的纳滤膜选择性提高而通量下降,同时膜在强极性非质子溶剂中的耐溶剂性能得到了提高。分别以体积分数为25%乙二胺水溶液、25%己二胺水溶液、15%乙二胺与10%三甲胺的混合溶液、15%己二胺与10%三甲胺的混合溶液为胺化试剂,对三种基膜进行胺化处理制备得到了SRNF膜,并分别对其分离性能与耐溶剂性能进行了测试。结果表明,混合胺化剂制备的纳滤膜对0.1g/L MgCl2水溶液的脱除率要高于或接近纯二元胺制备的纳滤膜,且通量有较大幅度提升;混合胺化剂制备的纳滤膜对0.001wt.%MB乙醇溶液的脱除率要低于纯二元胺制备的纳滤膜,通量有较大幅度提升。耐溶剂测试表明,用纯二元胺做交联剂制备的纳滤膜的耐溶剂性要略高于混合胺化剂制备的纳滤膜。
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