PDPA耐溶剂纳滤膜及其溶剂渗透机理

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聚二苯基乙炔(Poly(diphenylacetylene), PDPA)具有优异的热稳定性和气体渗透性能,而且不溶于任何常规有机溶剂,是一种潜在的耐溶剂纳滤(Solvent Resistant Nanofiltration, SRNF)膜材料。本文考察了PDPA作为SRNF膜材料的可行性,较为系统地研究了PDPA均质膜的有机溶剂渗透性能和罗红霉素截留性能,并初步探讨了PDPA的有机溶剂传递机理。首先,采用溶剂挥发法制备聚[1-(4-三甲基硅基)-苯基-2-苯乙炔](PTMSDPA)均质膜,经三氟乙酸脱硅化反应成功制PDPA均质膜。PDPA均质膜具有稳定的乙醇渗透通量,乙醇渗透通量随着温度的升高而增大,二者的关系符合Arrhenius方程。渗透活化能和粘流活化能的比值Ej/Eμ为1.19,说明乙醇在PDPA均质膜中的渗透过程不能用纯粘性流机理描述。12种常规有机溶剂的渗透行为和乙醇类似。其次,考察了PDPA均质膜的溶剂渗透性能,采用Spearman秩相关系数(rs)法分析有机溶剂的物性参数(粘度、溶胀度、摩尔体积、介电常数、膜-溶剂表面张力差和膜-溶剂溶解度参数差)与渗透通量的相关性,回归分析PDPA均质膜的溶剂传递机理。对于醇类同系物,所考察的物性参数对渗透通量的影响都比较显著。对于不同类型的溶剂,渗透通量受溶剂物性参数的共同影响。膜-溶剂溶解度参数差、粘度和溶胀度的秩相关系数rs值较高,t检验显示分别在P=0.01、P=0.05和P=0.1水平上显著相关,而摩尔体积、介电常数和膜-溶剂表面张力差与通量则没有显著相关性,说明在本文研究范围内,膜-溶剂溶解度参数差、粘度和溶胀度是影响PDPA膜通量的主要因素。通过回归分析,发现基于孔流机理的Hagen-Poiseuille模型和Jonsson模型能够很好描述醇类溶剂的传质过程。然而,非醇类溶剂的渗透过程不能用常见的五种传递模型描述,溶剂渗透不再是单一的孔流机理或溶解-扩散机理。最后,研究了PDPA耐溶剂纳滤膜对罗红霉素/甲醇和罗红霉素/N,N--甲基甲酰胺溶液的截留性能。结果表明:罗红霉素的截留率约为97%。和传统的罗红霉素提纯方法(减压蒸馏/重结晶)相比,PDPA耐溶剂纳滤膜分离技术具有更高的罗红霉素收率,是潜在的高效分离提纯罗红霉素新技术。
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