荷电镶嵌膜制备新工艺及性能表征

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1、郑州大学硕士学位论文荷电镶嵌膜制备新工艺及性能表征姓名：司慧涵申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：张浩勤20070525郑州人学硕I：学位论文摘要荷电镶嵌膜同时含有阴离子和阳离子交换基团，每一基团为其反离子提供一个连续的渗透通道。当电解质通过该膜时，阴、阳离子分别通过其对应的交换单元。因此，荷电镶嵌膜能有效传递电解质而截留低分子量的非电解质。实验室前期采用界面聚合法已制备出性能较好的荷电镶嵌膜，本文在前期研究的基础上，采用新的界面聚合单体(在无机相中引入聚乙烯亚胺)，力图实现荷电镶嵌膜内阴、阳离子交换单元的理想

2、匹配，提赢膜的分离性能并简化制膜工艺；另一方面，实验采用价格低廉的正己烷作为有机溶剂，力图降低制膜成本。具体思路是通过界面聚合方法在聚醚砜超滤膜上复合很薄的选择层，并使其具有荷电镶嵌膜的结构和特征，研究其分离性能与制备条件之『自J的关系。为了制备荷电镶嵌膜，首先必须制备支撑体作基膜。基膜材料、孔结构对于后续界面聚合制备复合膜的影响很大。为此，本文基于聚醚砜(PES)／N，N．二甲基乙酰胺(DMAc)／聚乙烯毗咯烷酮(PVP)／聚乙二醇400(PEG400)／水铸膜体系，采用正交设计实验方法，详细研究了基膜的制备条件。

3、基膜的优化配方为PES质量分数14％，PVP质量分数6％，PEG400质量分数10％，蒸发时间5秒。其水通量为230．6L·m‘2·U’(操作压力O．IMP)，对浓度为500rag·L-1的聚乙烯醇(PVA88000)截留率达90％以上，为后期复合膜的制备奠定了良好的基础。以2．5．二胺基苯磺酸(DIA)和聚乙烯亚胺(PEI)的混合溶液为无机相反应单体，以均苯三酰氯为有机相单体，以水和正己烷分别作为两相溶剂，通过界面聚合技术制备复合荷电镶嵌膜。采用均匀设计实验方法，运用现代统计软件SPSS对实验数据进行了处理。界面聚

4、合的优化工艺条件为：PEI浓度0．8wt％、DIA浓度O．75叭％、十二烷基硫酸钠(SDS)浓度0．1wt％、界面聚合时间2min。采用多种电解质、非电解质对膜性能进行了表征。结果表明：复合膜对PEGl000的截留率可达90％以上，对无机盐的截留率小于30％，对PEGlOoo和Nacl的混合体系的分离因子为4．8。实验详细研究了操作条件对于膜性能的影响，结果表明：随着操作压力增大，膜的透过通量和截留率均呈上升趋势。随着溶液浓度的增大，膜的水通量和截留率均有所下降。根据实验结果关联计算了膜的反射系数和溶质透过系数等膜性

5、能参数，运用细孔模型估算出荷电镶嵌膜的孔径约为2．44nm，膜的开孔率与膜厚的比值郑州大学硕1：学位论文4／L=2．04x105m一。关键词：聚醚砜、荷电镶嵌膜、界面聚合、均匀设计II郑州人学顾J：学位论文AbstractChargedmosaicmembrane(CMM)containsbothanionandcationexchangegroups，whichprovideacontinuouspathwayforelectrolytetopermeate．Therefore，CMMCanbepermeablet

6、osaltsbutmeanwhilenottolow—molecular-weightnon-electrolytes．Duringtheformerperiod，wehavepreparedwell-performedCMM．Newinterracialpolymerization(IP)monomerwasusedtotrytoachievethematchbetweenanionandcationexchangegroupsbasedontheformerresearchandtoimprovethemembr

7、aneseparationperformanceandreducetheexperimentcost．Ontheotherhand，thecheapern-hexaneWasadoptedfororganicsolvent．Inthepaper,IPwasusedtopolymerizedaverythinselectivelayeronpolyethersulfone(PES)ultrafiltrationsupportingmembrane，whichhadthestructureandcharacterofCM

8、M．InordertoprepareCMM．supposingmembranehadbeenprepared．Thematerialandcorehaveaeffectoncompositemembrane．SotheinfluentialfactorsupontheperformanceofPESultrafilh-ationmembrane