复合除湿膜的制备与性能研究

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空气湿度是一个与人们生活、生产密切相关的重要环境参数之一。一个合适的湿度环境对人的健康、产品的生产以及物品的保存都具有十分重要的作用。除湿是一项高能耗工作,研究开发节能的除湿技术具有重要意义。膜法除湿作为一种新型的除湿技术,与传统的除湿方法相比具有许多优点,近年来得到了广泛的关注。 本研究的目的在于制备高性能的复合除湿膜。聚乙烯醇(PVA)具有高度亲水性、良好的成膜性能而成为越来越广泛应用的亲水性膜材料之一,尤其是作为薄层复合膜致密层膜材料更具吸引力。LiCl具有强吸湿性,加入LiCl会增强复合膜的水蒸气渗透性能。本文以PVA为功能层膜材料,以聚醚砜(PES)膜和无纺布为基膜、苹果酸(羟基丁二酸)为交联剂、乙酸为催化剂,加入适量强吸湿性盐LiCl,制备改性聚乙烯醇复合膜,对复合膜表征并对其性能进行测试,以探讨LiCl和交联剂改性对提高聚乙烯醇复合膜性能的可行性。 由于复合膜分离性能主要由其功能层决定,因此首先制备复合膜的功能层并对其性能进行研究。研究中以PVA为膜材料,制备纯PVA膜、交联PVA膜和LiCl改性的PVA交联膜。并对功能层进行接触角、红外光谱、X射线衍射和水蒸气吸附性能等测试。测试结果表明:LiCl的改性增强了膜的亲水性,并使PVA晶体结构破坏成为无定形。 然后制备改性PVA复合膜,对其性能进行研究。研究中首先以PES膜为基膜,以PVA为复合膜功能层材料,苹果酸为交联剂,乙酸为催化剂,制备复合膜。对复合膜进行红外光谱分析,并考察交联剂用量对PVA/PES复合膜性能的影响。实验结果表明:在本实验考察范围内,复合膜水蒸气渗透性能随交联剂含量增大略有增强。可能是交联作用减弱了氢键作用,使高分子自由体积增大,有利于水蒸气渗透。再以聚醚砜膜和无纺布为基膜,利用Licl和交联剂对PVA进行改性,考察LiCl含量对复合膜的水蒸气渗透性能的影响。结果发现,随LiCl含量的增大,复合膜水蒸气渗透性能增强,同时CO<,2>不透过复合膜。通过对复合膜的表征结果进行分析,得出可能的原因是:强吸湿性盐LiCl的加入增强了复合膜的亲水性,有利于复合膜吸附水蒸气。另一方面,LiCl的加入破坏了PVA的晶体结构,使其成为无定形,有利于水蒸气在膜中的渗透传递。因此可以得出,LiCl改性的PVA复合膜具有较好的透湿性和较高的选择性。 本文最后对界面聚合法制备复合膜进行了初步研究。实验采用对苯二胺和乙二胺分别与均苯三甲酰氯在聚醚砜膜表面进行界面聚合,制备具有不同功能层结构的新型超薄复合膜。采用红外、X射线衍射等测试方法对复合膜结构进行表征。对复合膜性能测试结果表明,复合膜具有较好的透湿性能,但有少量CO<,2>透过复合膜。
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