基于mmt的有机无机杂化渗透汽化膜的制备与应用.textma...

《基于mmt的有机无机杂化渗透汽化膜的制备与应用.textma...》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、www.h2o123.com*基于MMT的有机/无机杂化渗透汽化膜的制备与应用1122**2顾瑾，杨慧昌，张亚涛，张林，陈欢林1(江南大学化学与材料工程学院，江苏无锡214122；2浙江大学材料与化工学院，浙江杭州310027)摘要：采用离子交换法对钠基蒙脱土进行有机化，并通过乳液聚合方法制备了聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸/蒙脱土(PMMA-AA/MMT)有机-无机纳米复合材料，用该聚合材料制得渗透汽化膜。通过X光衍射对蒙脱土在甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸丁酯渗透汽化膜中的形貌和分布进行表征，结果表明蒙脱土片层呈剥离状态分布在有机主体中。考察了蒙

2、脱土含量和料液温度对膜渗透汽化分离对二甲苯/邻二甲苯的影响，发现在渗透汽化有机膜中添加蒙脱土可以提高膜的分离选择性和渗透通量。关键词：渗透汽化;二甲苯;蒙脱土;有机/无机纳米复合材料引言蒙脱土是一类天然的具有层状结构的黏土矿物，在适当的条件下在聚合物基体中能剥离[1]为纳米尺度的片层，从而形成纳米复合材料。Lin等人通过熔融聚合的方法制备了Nafion/MMT纳米复合材料膜用于甲醇燃料电池中，发现在Nafion膜中添加蒙脱土可以提高分离因子和降低膜的导电性，但同时也降低了膜的甲醇通量，说明在Nafion膜中添加蒙脱土的可[2]行性。Wang等

3、人制备了聚酰胺/蒙脱土纳米复合材料，相比于纯聚酰胺聚合物材料，其玻璃化温度大大提高，而且用这种聚合材料制成的渗透汽化膜可以用来分离10-90wt.%的乙[3]醇水溶液，渗透通量下降，但是分离因子得到了提高。Lue等人制备了聚亚胺酯/沸石有机/无机共混膜用于渗透汽化分离对二甲苯/邻二甲苯，相比与单纯的聚亚胺酯渗透汽化膜而言，发现在聚亚胺酯中添加沸石等硅酸盐矿物，可以同时提高扩散系数和扩散选择性系数，并且[4]渗透通量和分离因子都随着杂化材料中沸石质量分数的增加而增加。Yang等人通过插层聚合方法合成了聚丙烯酰胺/坡缕石(链状结构粘土矿物)有机/

4、无机杂化渗透汽化膜，并成功地o用于分离间二甲苯/对二甲苯体系。在25C下分离间二甲苯质量分数为10wt.%的间二甲苯和对二甲苯料液，发现在纳米复合材料中添加1.92%的坡缕石，分离因子可以达到最大值αm/p=1.399，并且渗透通量随着纳米复合材料中坡缕石含量的增加而增加。以上都说明了在有机渗透汽化膜中添加无机物可以提高渗透汽化性能，但是对有机/无机渗透汽化膜分离二甲*国家自然科学基金资助项目(No.20506021)**Correspondingauthor,TEL:+8657187952121,E-mailaddress:linzhang

5、@zju.edu.cn(L.Zhang)www.h2o123.com苯异构体的研究还比较少，而二甲苯作为一种重要的化工原料，分离二甲苯异构体显得尤为重要，常用来分离二甲苯异构体的传统工艺有吸附法和结晶法，而渗透汽化作为一种新型的膜分离技术，因其能耗低、工艺简单、投资费用低可以用来替代传统工艺方法分离二甲苯异构体。1实验部分1.1有机蒙脱土的制备称取一定量的钠基蒙脱土在水中高速搅拌1h，再称取一定量十六烷基三甲基溴化铵，用浓盐酸溶解，得到均匀的质子化溶液。并将该溶液逐滴加入到蒙脱土水分散液中，滴加完-1后，继续在80℃的水浴中转速为300N.m

6、in的条件下，搅拌4小时，冷却，抽滤，不断用-1-蒸馏水洗涤，用0.1mol.L的AgNO3检验，直至过滤液中不存在Br为止，在90℃的条件下真空干燥，研磨并过80目筛子，得到有机化的蒙脱土。1.2PMMA-AA/MMT纳米复合材料的制备分别称取甲基丙烯酸甲酯20g和丙烯酸10g置于1000mL的三口烧瓶中，再称取一定量的有机蒙脱土和一定量的十二烷基硫酸钠，用250mL水溶解于该烧瓶中，并将烧瓶放入o-180C的水浴中，在氮气保护下，转速为250N.min搅拌0.5h，再加入引发剂K2S2O3聚合，o继续搅拌反应12h，抽滤，在90C下真空干

7、燥，研磨并过80目筛子，得到白色粉末。1.3渗透汽化膜的制备称取一定量的PMMA-AA/MMT纳米复合材料溶解于四氢呋喃中，配制成6%的铸膜溶液，刮制于聚丙烯腈超滤底膜上获得渗透汽化复合膜。1.3.1膜材料结构分析用D-MAX_RA型12千瓦转靶X射线仪连续记谱扫描，CuKα辐射，后单色器，管电ooo-1压40kv，管电流100mA，扫描范围2~80，扫描速度0.02min。1.3.2渗透汽化实验采用普通的渗透汽化装置。评价渗透汽化过程的主要参数是渗透通量(J)和分离因子(α)，分别定义为：ΔGJ=AiΔt(1)YY/poα=(2)po/X/

8、Xpo式中，△G为△t时间内通过面积为A的膜的渗透液质量；Xp、Xo、Yp、Yo分别表示www.h2o123.com料液中对二甲苯和邻二甲苯的质量分数，渗透液中对二