壳聚糖膜的制备及渗透蒸发分离乙醇水体系的研究

《壳聚糖膜的制备及渗透蒸发分离乙醇水体系的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、天津大学硕士学位论文壳聚糖膜的制备及渗透蒸发分离乙醇/水体系的研究姓名：陈雪申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：姜忠义20080601摘要本研究选用壳聚糖(CS)和季铵化壳聚糖(q．CS)为主体膜材料，分别以硅酸乙酯(TEOS)和戊二醛(GA)为交联剂，以盐酸为催化剂，制备了壳聚糖膜和季铵化壳聚糖膜，同时采用界面粘合的方法制备了具有不同支撑层的壳聚糖复合膜，通过FTIR、SEM、XRD、DsC、TGA和XPS等方法对膜进行了表征，对膜材料及膜结构与膜分离性能之间的内在联系进行了初步的探索。以TEOS为交联剂制备壳聚糖膜用以渗透蒸发分离90砒．％乙醇／水体系，考察了

2、TEOS的含量及渗透蒸发操作条件对膜的溶胀吸附性能和渗透蒸发性能的影响。研究表明，TEOS水解生成的羟基增强了膜的亲水性，壳聚糖高分子与TEOS分子之间形成了交联结构，抑制了膜的溶胀，同时降低了高分子链的运动性。改变TEOS的含量制备交联度不同的壳聚糖膜，结果表明当TEOS含量为6叭．％时，在原料液温度为80℃，原料液流速为60Lm，下游侧压力小于O．1kPa的条件下膜的分离性能达到最优，通量为2819／m2h，分离因子为460。以GA为交联剂制备季铵化壳聚糖膜用以渗透蒸发分离90卅．％乙醇／水体系，考察了GA的含量及渗透蒸发操作条件对膜的溶胀吸附性能和渗透蒸发性能的影

3、响。研究表明，．CH3取代了CS氨基上的氢，破坏了壳聚糖的分子链排布，降低了CS的结晶度，q．CS膜表现出了高的通量。改变GA含量制备交联度不同的季胺化壳聚糖膜，当GA对q．CS重复单元的摩尔比为3．9／100时，在原料液温度为80℃，原料液流速为60L／h，下游侧压力小于0．1kPa的条件下，膜的分离性能达到最优，通量为7569／m2h，分离因子为754。制备了以经多巴胺处理的超滤膜为支撑层的CS复合膜，用以渗透蒸发分离90叭．％乙醇／水体系，考察了多巴胺浓度、支撑层对膜渗透蒸发性能的影响。研究表明，支撑层经粘合剂多巴胺浸泡处理后，与CS界面作用力明显增强，能快速形成

4、超薄、均质的活性分离层，从而显著提高膜的性能。以4mg／mL的多巴胺处理后的聚醚砜(PES)为支撑层，以GA对CS重复单元的摩尔比为0．033的混合体系为铸膜液，利用浸涂的方法可制得活性分离层厚度为4～5岬的复合膜，在原料液温度为80℃，原料液流速为60Lm，下游侧压力小于O．1kPa的条件下表现出最优的分离性能，渗透通量为11499／m2h，分离因子为269。关键词：渗透蒸发乙醇脱水壳聚糖季铵化壳聚糖硅酸乙酯戊二醛复合膜ABSTRACTInthisdissertation，membraneswaspreparaedwithchitosanCSasmainmembran

5、ematerial，glutaraldehyde(GA)，te仃aethoxysilane(TEOS)ascross—linkers，HClaScatalyst．CompositemembraneswerepreparedViainterfacialadhesiVemethed．ThecompositionandstructumlpropertiesofthemembraneswereextensiVelyinVestigatedbyFT_IR，XRD，TGA，DSCandXPS．Therelationshipsamongmembranematerial，membran

6、estmctureandseparationpemmlancewerediscussed．Cross-linkedchitosanCSmembraneswerepreparedbyin-situhydrolysisandcondensationoftetraethoxysilane(TEOS)withinchitosanaqueoussoIutionforperv印orationdehydrationofaqueousethanolsolution．ThecharacterizationresultsshowedthattheintroductionofTEOSimpr

7、oVedthehydrophilicityandrestrictedchainmobili够ofthemembranesbyfomationofcross-linkedstructure．TheremarkabledecreaseinthedegreeofswellingwasobservedwithincreasingTEOSmassratiointhemembranesandwasattrjbutedtotheformationofhydrogenandcovalentbondswithinthemembranematrix．Thee