渗透物小分子在聚酰亚胺渗透汽化膜中扩散特性的研究

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1、摘要渗透物小分子在聚酰亚胺渗透汽化膜中扩散特性的研究渗透汽化膜分离技术是最有发展前途的分离方法之一。在渗透汽化过程中，渗透物分子在膜内的扩散过程，是影响膜分离性能的关键因素。因此研究扩散现象对膜分离技术的发展，具有重要意义。本论文采用了4种二胺和3种二酐通过两步法制备了12种不同结构的聚酰亚胺(PI)均质膜，利用动态吸附试验装置测定了水蒸汽小分子在不同结构PI膜中的吸附曲线，并通过计算反常扩散指数讨论了渗透物小分子在PI膜中的扩散形式，以及PI膜结构对吸附特性的影响；进一步测定甲醇、乙醇、异丙醇、水在PI膜中的吸附曲线和不同温度下(298K、303K、308K)水蒸汽在PI膜的吸

2、附曲线，讨论不同温度和不同渗透物小分子在PI膜中的吸附特性的规律。实验表明，渗透物小分子在PI膜中的扩散过程在吸附初期大致分为I、II两段，其中I段扩散速度小于II段；小分子在PI膜中的扩散类型按照反常扩散指数所在值域的不同分为四类：O吲乒2时，扩散类型为超扩散；九：2时，扩散类型为Fick扩散；巩>2时，扩散类型为反常扩散；巩一o。时，扩散类型为CaseII扩散。膜结构是扩散速度的主要决定因素，随着膜材料密度增大，分子链间距减小，自由体积分数减小，分子链堆砌的紧密，链段活动性变差，小分子在聚酰亚胺膜中的扩散速度变小。水在PI膜中的扩散属于Fick扩散，醇类在PI膜中的扩散呈现反

3、常扩散的特征，不同溶剂小分子在PI膜中的扩散速度大小规律为水>甲醇>乙醇>异丙醇；温度是另一影响扩散速度的因素，温度的升高，小分子在PI膜中吸附的反常扩散指数减小，扩散速度增加。关键词：渗透汽化；聚酰亚胺；吸附曲线；反常扩散指数DIFFUSIoNPROPERTYoFPENETRANTINPoLYIMIDEPERVAPoRATIoNMEMBRANEABSTRACTThepervaporationtecllllologyisOneOfthemostpromisings印arationmethodsinthe向mre．Thedif如sionofpenetrantinthem锄brane

4、sisthekeyprocessinme埘lbranes印arationtechnology，whichgreatlyaffectsthesel)羽．ationperf．oHnanceofmembfanes．Sothestlldyofdi矗hsionisve珂importalltformedevelopmentofmemb啪es印arationtechnology．Inthisthesis，觚elve姑ndsofpol弧mide(PI)membmeswithdi贷．erentstmctureswerepr印aredViacondensationpolymerizationbyth

5、reekilldsofdianhydr．idesandfIourkindsofdiamines．Thedyn羽：11icadsorptioncur、，esofste锄pemeatedindi琢：rentPImembranesatthetemperatureof298Kweremeasured．TherelationshipsbetweentheadsorptionpropertyandthePImembranestnJcmreandmedi疏sion内rnls、他rediscussedbyusingthecalculated觚omalousdi觚sionindex．Thedyna

6、l：11icadsorptioncurvesofdi毓tsolvents(methanol，ethanol，andisopropaIl01)atdi金：．erenttemperamresweremeasured．Theinnuencesofthesediamine，diallllVm．idechemicals乜mcmres，di虢rentsolventsanddi髋rentadsorptiontemperatureinthemembraneadsorptionpropertyweredisCussed．Theexperimemresultsshowthattheprocessof

7、difmsionofpenetrantinthepolyimidemembraneswasdividedtotwosegments，whichwereIandII．TherateofdifmsiOninsect1was10werthanmatinsectII．Thefomlsofdifmsionofpene仃antinthemembranesweredividedasfourl(indsaccordingtothevalueofanomalousdif如sionindex．The