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树枝形聚合物是具有树枝形结构的大分子,其特点是含大量末端官能团,结构高度支化,溶解性良好,不易结晶和难挥发等.树枝形聚合物膜材料良好的稳定性和气体渗透选择性，使其在气体膜分离领域具有广阔的应用前景.本文合成一种新型树枝状分子结构的膜材料——季戊四乙二胺(PETEDA),探索了利用该材料制备分离CO<,2>促进传递膜的方法,研制出季戊四乙二胺-聚乙烯醇/聚醚砜(PETEDA-PVA/PES)共混复合膜,考察了该膜对CO<,2>/CH<,4>体系的渗透选择性能.以四溴代季戊烷和乙二胺为原料,通过卤代烷胺解反应,合成了树枝状分子季戊四乙二胺(PETEDA),采用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和元素分析(ETA)对其进行了表征.结果表明,产物中含有大量氨基,由于氨基是一种CO<,2>促进传递载体,因此将PETEDA作为分离膜材料可能具有较优的C02选择透过CO<,2>选择透过性能.以PETEDA和PVA的混合物形成的活性层为分离层,PES超滤膜为支撑层制备了PETEDA-PVA/PES共混复合膜,并采用环境扫描电镜(ESEM)对膜表面和横断面进行了测试.电镜照片显示,膜表面致密光滑,表层与支撑层结合紧密,分离层厚度约4 μn.考察了PETEDA-PVA/PES膜对CO<,2>/CH<,4>体系的渗透选择性.结果表明,在进料气压力为143.5cmHg的情况下,纯CO<,2>的渗透速率和CO<,2>/CH<,4>理想分离因子分别为8.14×10<-5>cm<3>(STP)cm<-2>s<-1>cmHg<-1>和52.用10vol﹪CO<,2>和90 vol﹪CH<,4>组成的混合气试验,在进料气压力为188.5 cmHg时,CO<,2>的渗透速率达到了6.94×10<-5>cm<3>(S1]P)cm<-2>s<-1>cmHg<-1>,CO<,2>/CH<4>的分离因子为33.此外,还研究了CO<,2>、CH<4>之间的耦合效应,分别比较了干、湿态复合膜、PETEDA-PVA共混膜与普通直链多胺-PVA共混膜以及不同配比PETEDA-PVA共混膜的渗透选择性.
本文为使PETEDA更稳定地固定于膜上,从根本上解决可能存在的PETEDA流失问题,还探索了用PETEDA和环氧树脂交联反应制备复合膜的方法,制备了PETEDA-环氧树脂669/聚砜(PS)交联复合膜,考察了该膜对CO<,2>/CH<4>体系的渗透选择性.结果表明,该种制膜方法成膜性较差,所制备的复合膜CO,渗透速率和CO<,2>/CH<,4>分离因子均低于上述共混膜.