探析改性聚二甲基硅氧烷富氧膜性能的研究

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1、江南大学硕士学位论文改性聚二甲基硅氧烷富氧膜性能的研究姓名：周小兰申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：孙余凭20080501摘要摘要随着全球性的节能环保工作的开展，膜法富氧技术正同益得到广泛的重视。乙烯基硅橡胶具有最高的氧透过系数，是富氧膜制备的首选材料。本文以聚砜材料为底膜，用高乙烯基硅橡胶、羟基硅橡胶及它们改性产物，在适当条件下制备复合富氧膜。研究了交联剂的制备条件；成膜条件(原料配比、反应时间、固化温度、催化剂浓度、涂层浓度)和运行条件(运行温度、操作真空度)对富氧膜透气性能和分离性能的影响，并且将Si02引入复合膜硅橡胶涂层的交联网络结构中，研究了不同Si02掺

2、入量及膜的操作条件(运行温度、操作真空度等因素)对膜透气性能和分离性能的影响。同时，用本课题研究的富氧膜，应用于异丙苯氧化及膜生物反应器，研究了其应用效果与运行特性。研究结果表明交联剂制备条件为：反应物配比：m(高含氢硅油)：m(D4)=l：2，MM的加入量以O．06∥1009(原料)为佳，反应温度60℃，反应时间3h，催化剂加入量lmL／30mL(原料)。合适的成膜条件为：原料配比：n(．Si．C=C)：n(．Si．H)=1：1、n(．Si—OH)：n(TEOS)=2：1、n(．Si．OH)：n(．Si．H)=1：1；反应时间3h；涂层浓度：m(．Si．C=C／-Si．H膜

3、)=3％、m(．Si．OH／TEOS膜)=5％、m(．Si．OH／-Si．H膜)=3．5％；催化剂浓度：m(．Si—C=C／．Si—H膜)=3％、m(．Si。OH／TEOS膜)=2％、m(．Si．OH／．Si．H膜)=2．5％；固化温度：80℃；操作真空度0．075MPa；操作温度：25℃。纳米二氧化硅掺杂于乙烯基硅橡胶材料中制备共混富氧膜的实验结果表明：当Si02用量达到40％时富氧气浓度比乙烯基硅橡胶膜提高3．5％，富氧气通量提高11．1％。而且富氧膜的操作特性并不因Si02的加入而发生改变。通过对上述四种类型硅橡胶复合涂层性能对比结果表明，(．Si．C=C)／(．Si．

4、H)型涂膜制备稳定，富氧气02浓度达到28％以上；(．Si．OH)／(TEOS)型富氧膜富氧性能、透过性能优于(．Si．C=C)／(．Si．H)型，但是溶液稳定性较差，制膜条件苛刻；Si02掺杂型富氧膜的富氧性能最好，富氧气02体积分率达到29．5％以上。将制得的富氧膜应用于异丙苯氧化制备CHP，以富氧气为氧化剂时，CHP收率比空气提高近一倍；用于膜生物反应器时，富氧气对COD的去除率比空气提高约30％；表现出良好的使用性能。关键词：富氧膜；硅橡胶：交联剂；改性；共混；二氧化硅Abstractnletechnologyofoxygenenrichmentispaidmorea

5、ndmoreattention、析tlltheglobaldevelopmentofenergysavingandenvironmentprotection．Withitshighoxygenpermeability,polydimethylsilicone(PDMS)isafavorablecandidateformakingoxygenenrichmentmembranes．WithPSasabasemembrane，acomplexoxygenenrichmentmembraneismadebyintroducinghighvinyl—PDMS，hydroxy—PDMS

6、andtheirmodificati—ons。nlefollowinghavebeenstudied：thepreparationofcrosslinkingreagents．theeffectsofformingconditionsonmembrane(forexample，materialsratio，reactiontimes，formingtemperature，catalystconcentrations，coatingconcentrations)andoperationconditions(testingtemperature．op—erationvacuum)

7、onJ02andoxygenconcentration．neintroduceofSi02intothecrosslinkingnetstructureofPDMSmembranesandtheeffectsofSi02additivesquantities，testingtemperature，operationvacuumJ02andoxygenconcentrationareinvestigateddetailedly．Theapplicationofoxygenenrichmentmembran