改性聚苯醚膜对有机混合液的渗透汽化分离

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1、维普资讯http://www.cqvip.com③3一Voll(I功能高分子学报No31997年9月JournalofFunctionalPolymersSeD1997改性聚苯醚膜对有机混合液的渗透汽化分离’(=)～7)王信玮施艳养v陈观文“(中雨院化，北京10o080)摘要研究了溴代Pr~3(简称BPPO)均质膜m各种胺(如氨水、苯胺、四乙烯五胺等)化学交联后对氯代烃如氯仿、氯代苯的水溶液的渗连汽化(Pv)分离性能，m爰对甲醇／正戊烷、乙醇／正戊烷等有机液的分离性能。通过和策乙烯基吡略烷鹤(PvP)物理共藕，提高BPPO膜的极性姓改善畸醇类／正戊烷混合液的分

2、离选择性。特氨交联的BPPO形成铵盐酸盐后进一步提高了其均质膜时醇类／正戊烷的分离性能．对于705wt％的甲醇／正戊烷料液．在30"C爰常压下．瑾甲肆，正抗墟为475，通量高达680g／‘h。、，美键词澳代泉苯醚，胺交联，氯代烃／水混合体系，醇类／正戊烷体系，渗连汽化性申囝分类f'P()PP。敌十兰臌瘸PPO是一种物理、化学性能稳定的热塑性聚合物．成膜性能十分优异，在气体分离膜方面已展示了’良好的应用前景。PtK)含有极性的醚键．利用这一结构特点，所制备的膜可以用来分离极性不同的液体混合物。但作为水优先透过Pv膜，醚键所提供的极性是有限的[8=18．4(J／c

3、m3)‘，]。Schauer(-2等研究TPtK)膜对醇／水混合物的分离性能．证实其分离系数及通量均不理想。鉴于此，Ward[通过亲电取代反应在苯环上引入磺酸基团来提高分子链的极性，并在气体除湿方面取得了良好的进展。另一方面，由于PtK)极性较弱，因而有可能甩于有机液体混合物的分离。Doghieri利用苄基的弱酸性．引入各种链长的烷羟基，进行甲醇／甲基叔丁基醚(5／95)混合物的PV分离，选择性为10-20+通量为400～150g／m2·h。然而PtK)耐有机溶剂性能较差，作为膜材料在分离过程中由于溶剂的渗入促进了分子链的活动，使其结构上发生溶剂诱导应力开裂以

4、及溶剂诱导结晶，不具备长期操作所要求的稳定性。而经过交联，有可能抑制溶剂诱导结晶及应力开裂，而且由于膜只能发生溶胀，使PtK)的溶剂如氯仿等有可能作为被分离的一个组分而从液体混合物中分离出来。本文用各种胺对溴代PPO膜进行化学交联，研究了氯仿、氯苯等卤代烃与水的混合物的分离，并通过物理共混掺入极性较大的聚合物PVP和将交联膜形成铵盐，试图提高PtK)膜的极性，使其能有效地分离醇／烷烃混合物。有可能将其扩展到作为无铅汽油添加剂甲基叔丁基醚(mE)等的新的节能合成工艺中l5J。·冒家自然科学基盘赞助项目(项目编号：5％73013)。收稿日j钳：1996一l0—29

5、”通讯联系人维普资讯http://www.cqvip.com王信玮施艳养陈观文1实验部分1．1原料与试剂聚2，6一二甲基苯撑氧(PPO)：北京市化工研究院出品，[]=0．5，元素分析：c：78．75％，H：6．69％，O：14．56％。单质溴为北京化工厂出品。PVP为Aldrich公司出品，分子量为360，000；溶剂：氯仿、氯苯、甲醇、乙醇、正戊烷均为分析纯；交联剂：氨水(25％水溶液)，四乙烯五胺、苯胺为分析纯试剂，浓盐酸亦为分析纯。1．2BPPO的制备将加gPPO加到440mL氯苯中，搅拌，在氮气气氛下加热。待PPO全部溶解后冷却。然后滴加溴(20mL溴

6、溶于20mL氯苯中)，滴完后升温至135"C，维持1．5h．冷却。加入乙醇以沉淀出BPPO,洗涤、过滤、干燥，产物经核磁共振法测定得知，平均每一个2．6一二甲基苯撑氧结一一构单元上．溴原子总取代数为1．182，其中芳环溴为0．57，苄一基溴取代为0．612。1．3BPPO膜的化学交联＼叫＼＼＼≥BPPO溶于氯仿中配成5％的混合溶液，过滤去除难溶性颗粒并静置脱泡。室温下浇铸在玻璃板上，2h后将膜移人烘箱内在60"C处理2h，在水中将膜取下放人烘箱烘干水分备用．膜厚20,urn。蓉麓一—◎一、m＼N、、(a)(c】Fig-1cmssunla~ret0n0fⅢm口如

7、with~ferent岫．1．3．1氨水交联将制备的BPPO膜投入25％的氨水中，25℃下发生N一亲核取代反应[见图l(a)]，在反应数小时到数天后将膜取出，用去离子水浸泡至pH=7，以去掉残留在膜内的氨。放人烘箱50"(3烘干。通过调节交联时间，得到交联度不同的氨水交联BPPO膜。维普资讯http://www.cqvip.com改性聚苯醚膜对有机混合液的渗透汽化分离-3351．3．2苯胺交联按5／20／75体积比配制400mL苯胺／甲醇／水的溶液，倒人500mL的三颈烧瓶中，将BPPO膜浸人溶液中。在80℃下恒温反应40h后。将交联膜转移到20％的甲醇水溶液

8、中浸泡40h以除去膜内残余苯胺。将膜取