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渗透汽化技术以其高效、节能和环保等特点,被广泛运用于分离各种有机物,倍受学术和工业界的高度重视。论文采用三种聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯醚表面活性剂(L31、L35、L61)构建的反相微乳液制备纳米银粒子(AgNPs)(其中L31与L61的亲水亲油平衡值(HLB)值较为接近但分子量差异较大,L35与L61分子量较为接近但HLB值差异较大),再通过原位聚合法制备纳米银(AgNPs)和氧化石墨烯(GO)二元共掺杂的混合基质膜,用于渗透汽化分离苯与环己烷。论文首先研究反相微乳液体系的组成及结构,特别是反相微乳液体系中表面活性剂的结构性质(分子量、HLB值)及添加量(m L)、AgNO3水溶液浓度(CAgNO3)、增溶水量(ω,即水与表面活性剂的摩尔数之比)对体系稳定性的影响,获得了L31、L35、L61构建的反相微乳液体系AgNPs/(MMA+St)/L31、AgNPs/(MMA+St)/L35、AgNPs/(MMA+St)/L61的宜适的组成范围。釆用透射电镜(TEM)、X射线电子能谱(XPS)分析表征反相微乳液体系中形成的AgNPs形貌及和结构。实验结果显示:利用L31、L35、L61构建的反相微乳液体系制备的AgNPs粒径均在3~10 nm范围内。向AgNPs/(MMA+St)/L31、AgNPs/(MMA+St)/L35、AgNPs/(MMA+St)/L61反相微乳液体系中添加适量的氧化石墨烯(GO)、引发剂进行微乳液聚合反应,通过反应时间调控聚合乳液的粘度。实验表明在聚合反应时间为2.5小时左右,得到适合涂覆制膜的乳液,乳液粘度约为400 mpa·s。分别将上述适当粘度的乳液,通过涂覆法制备得到AgNPs/Poly(MMA-St)(L31)、AgNPs/GO/Poly(MMA-St)(L31)混合基质膜。利用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、Zeta电位、静态水接触角、热失重(TGA)对膜结构进行分析,通过溶胀及渗透汽化实验考察膜的扩散及分离性能,结果表明:(1)对于以L31构建的反相微乳液,ω、表面活性剂L31的添加量(m L31)、CAgNO3在宜适的组成范围内,AgNPs在膜中均匀分散,在m L31、CAgNO3(或ω、CAgNO3,或ω、m L31)一定的情况下,随着ω(或m L31、或CAgNO3)的增大,膜中AgNPs的数目增多,但在ω、m L31、CAgNO3过大时(其中当CAgNO3=0.3 mol·L-1,ω=3,m L31>8wt%;CAgNO3=0.3 mol·L-1,m L31=8wt%,ω>3;m L31=8wt%,ω=3,CAgNO3>0.3 mol·L-1时),膜中AgNPs粒子会产生团聚。(2)溶胀吸附实验结果显示,AgNPs/Poly(MMA-St)(L31)混合基质膜在m苯:m环己烷=1:3的苯与环己烷混合体系中的平衡溶胀度(DS)是在环己烷中的8~9倍,扩散系数(D)约为环己烷的2倍,表明AgNPs的引入可提高膜对苯的优先选择吸附与扩散。对于AgNPs/GO/Poly(MMA-St)(L31)混合基质膜来说,当GO的添加量(m GO)为0.3wt%时,AgNPs/GO/Poly(MMA-St)(L31)膜在苯与环己烷混合体系中的平衡溶胀度(DS)是环己烷中的9.5倍,扩散系数(D)约为环己烷的2.6倍,表明GO的引入能进一步提升膜对苯的优先选择吸附与扩散。(3)当CAgNO3=0.3 mol·L-1,m L31=8 wt%,ω=3时,AgNPs/Poly(MMA-St)(L31)膜对m苯:m环己烷=1:3的苯与环己烷混合体系的渗透汽化分离因子为9.4,渗透通量达到了940.36 g·m-2·h-1,分别为Poly(MMA-St)膜分离因子的8.5倍,渗透通量的3.2倍,说明AgNPs的引入能有效提高膜对苯与环己烷混合体系的渗透汽化分离性能,进一步添加0.3wt%的GO后,AgNPs/GO/Poly(MMA-St)(L31)膜的分离因子为11.9,渗透通量达到了1265.49 g·m-2·h-1,分别为Poly(MMA-St)膜分离因子的10.8倍,渗透通量4.3倍,表明GO的引入能进一步提高膜对苯与环己烷混合体系的渗透汽化分离性能。在上述研究的基础上,继续采用反相微乳液及其聚合,结合涂覆法分别制备了AgNPs/GO/Poly(MMA-St)(L35)及AgNPs/GO/Poly(MMA-St)(L61)混合基质膜,并进行溶胀吸附及渗透汽化实验考察膜的扩散及分离性能。实验结果表明:L35和L61的分子量相近,但L35的HLB值较大,在ω=5、m L35=m L61=8wt%、CAgNO3=0.3 mol·L-1且m GO=0.3wt%条件下,AgNPs/GO/Poly(MMA-St)(L35)膜在苯与环己烷混合体系中平衡溶胀度及扩散系数都要大于AgNPs/GO/Poly(MMA-St)(L61),且在上述条件下,AgNPs/GO/Poly(MMA-St)(L35)膜在m苯:m环己烷=1:3的苯与环己烷混合体系的分离因子达到了8.2,渗透通量达到了1294.89 g·m-2·h-1,而相同条件下AgNPs/GO/Poly(MMA-St)(L61)膜在m苯:m环己烷=1:3的苯与环己烷混合体系的分离因子只有6.9,渗透通量只有946.22 g·m-2·h-1,因此AgNPs/GO/Poly(MMA-St)(L35)膜的溶胀及分离性能更好。L31和L61的HLB相近,但L31的分子量较小,在ω=3、m L31=m L61=8wt%、CAgNO3=0.3 mol·L-1且m GO=0.3wt%条件下,AgNPs/GO/Poly(MMA-St)(L61)膜在苯与环己烷混合体系中平衡溶胀度及扩散系数都要小于AgNPs/GO/Poly(MMA-St)(L31),且在上述条件下,AgNPs/GO/Poly(MMA-St)(L61)膜在m苯:m环己烷=1:3的苯与环己烷混合体系的分离因子只有4.6,渗透通量达到了948.46 g·m-2·h-1,明显小于AgNPs/GO/Poly(MMA-St)(L31)膜,因此由分子量较小的L31制备的AgNPs/GO/Poly(MMA-St)(L31)膜的溶胀及分离性能更好。