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时间:2019-03-12
《探析高性能聚二甲基硅氧烷聚醚砜渗透蒸发脱硫膜的研究》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高性能聚二甲基硅氧烷/聚醚砜渗透蒸发脱硫膜的研究姓名:张雄飞申请学位级别:硕士专业:化学工艺指导教师:吴洪20090601摘要以制备高性能的聚二甲基硅氧烷/聚醚砜(PDMS/PES)渗透蒸发脱硫膜为研究目标,将功能性偶联剂(p氨丙基三甲氧基硅烷,APTMS和N.p(氨乙基)吖氨丙基三甲氧基硅烷.TSD)用于PDMS渗透蒸发脱硫膜的制备,制得高界面稳定和低溶胀的PDMS/PES脱硫膜。研究发现,硅烷偶联剂APTMS和TSD不仅起到交联PDMS高分子的作用,同时起到加强界面粘合的作用,提高了PDMS/PES复合
2、膜的界面稳定性。通过SEM.EDS研究了PDMS分离层的化学组成,并通过分子动力学模拟分析了PDMS/PES复合膜的界面相互作用和界面处PDMS高分子链的运动性,尝试提出了PDMS/PES复合膜的界面粘合机理。通过对PDMS分离层的正电子寿命湮没寿命谱(PALS)分析,将膜的自由体积特性与分离性能的关系进行了较好的关联,并对PDMS膜的渗透蒸发性能和抑制溶胀性能进行了系统研究。。为提高PDMS膜的分离性能,制备了新型规整的Ag+/Si02脱硫吸附剂,.并采用有机.无机杂化方法,制备7"Ag+/Si02.PDMS杂化膜。粒度分析
3、和透射电镜(TEM)观察发现,Ag+/Si02颗粒形貌规整、粒径均一,表面掺杂的Ag分布均匀;通过电感耦合等离子体发射光谱(ICP)和X.射线光电子能谱(XPS)对Ag+/Si02脱硫吸附剂的化学组成做了定量分析。对Ag+/Si02.PDMS杂化膜进行了表征,通过场发射扫描电镜(FESEM)观察了Ag+/Si02一PDMS杂化膜断面形貌并确定了分离层厚度。无机颗粒在PDMS膜内分散良好,杂化膜的FT-IR分析表明有机.无机相之间为物理共混。通过PALS对膜的自由体积空穴和体积分数进行了分析,结果发现,随着填充量的增加,PDMS
4、杂化膜的自由体积分数增加。考察TAg+/Si02-PDMS杂化膜的渗透蒸发脱硫性能,当Ag+/Si02填充量为5%时,杂化膜的分离性能最优(渗透通量为7.76kg/m2h,富集因子为4.28)。关键词:界面稳定性低溶胀渗透蒸发脱硫聚二甲基硅氧烷杂化功能性偶联剂ABSTRACTThisworkfocusedonpreparingpolydimethylsiloxane/poly(ethersulfone)(PDMS/PES)membraneswithhighperformanceinpervaporativedesulfuriz
5、ation.Thefunctionalaminosilane(y-aminopropyltrimethoxysilane,APTMSandN-【3一(trimethoxysily)propyl]一ethylenediamine,TSD)wasintroducedinthemembmnepreparationforthefirsttime,andthePDMSdesulfurizationmembraneswithhighinterfacestabilityandsolvent-resistantproperty.Itwasfo
6、undthatAPTMSandTSDperformednotonlyasacross—linkingagentforPDMSchainsbutalsoasa“sticker'’anchoringPDMStothePESsupportlayer.Energydispersingspectroscopy(EDS)WaSusedtodetectthechemicalstructureof。thePDMS—APTMS/PESmembranesandmoleculardynamicssimulation(MSD)wasemployedt
7、oanalyzetheinterracialinteractionandthemotilityofPDMSchainsintheinterface.Furthermore,thetheoryofPDMS/PESmembraneinterracialadhesionWaspresented.Positronannihilationlifetimespectroscopy(PALS)Wasusedtocorrelatethepermeationfluxwithapparentfractionalfreevolume.Theswel
8、lingbehavior,operatingstabilityanddesulfurizationperformanceofPDMS/PESmembraneswereinvestigatedsystematically.Inordertoenhancethedesulfuri
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