生物啟發(fā)下界面聚合制備聚酰胺滲透蒸發(fā)膜及乙醇脫水性能的研究.pdf

1、隨著節(jié)能和低碳環(huán)保成為世界性的主題，可再生、新型、清潔能源成為了全世界各國研究的焦點(diǎn)。燃料乙醇成為了替代新能源的代表。而乙醇脫水是其工業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟。在已工業(yè)化的乙醇脫水工藝中，滲透蒸發(fā)技術(shù)具有條件溫和，流程簡單，能耗較低，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。而滲透蒸發(fā)膜分離技術(shù)的關(guān)鍵是研制高性能的滲透蒸發(fā)膜。
　　本論文針對滲透蒸發(fā)復(fù)合膜中分離層與支撐層結(jié)合強(qiáng)度低溶脹后易剝離乃至脫落等問題，基于仿生聚多巴胺輔助的表面改性的方法，通過界面聚合制備

2、了性能優(yōu)良的新型滲透蒸發(fā)復(fù)合膜材料，并對其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。本文的研究內(nèi)容主要包括以下三個(gè)部分：
　　1、以聚醚砜為基膜，對其進(jìn)行多巴胺改性，通過研究多巴胺溶液濃度、改性時(shí)間對基膜水接觸角的影響，尋找最佳的工藝條件。紅外光譜分析和X射線光電子能譜分析結(jié)果表明基膜表面含有多巴胺極性官能團(tuán)，掃描電子顯微鏡表征結(jié)果表明在聚醚砜基膜表面附著了一層聚多巴胺薄層。
　　2、以聚乙烯亞胺和均苯三甲酰氯為單體，采用界面聚合法在多巴胺改性的

3、聚多巴胺膜上制備聚酰胺滲透蒸發(fā)復(fù)合膜。紅外光譜儀對所制備的膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。掃描電鏡對復(fù)合膜的表面形態(tài)進(jìn)行了表征。紅外譜圖中出現(xiàn)了酰胺的特征峰，而掃描電鏡結(jié)果說明在多巴胺改性后的基膜表面復(fù)合了一層致密的聚酰胺活性層。
　　以滲透通量和分離因子為評價(jià)指標(biāo)，研究了界面聚合過程條件對膜分離性能的影響。主要研究了界面聚合過程中水相單體分子量、水相單體濃度、有機(jī)相單體濃度以及反應(yīng)時(shí)間等成膜工藝條件對制備的復(fù)合膜分離性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4、表明，制備聚酰胺滲透蒸發(fā)復(fù)合膜的最佳工藝條件是：最佳水相單體PEI分子量為600，最佳水相單體濃度為4 wt％，最佳有機(jī)相單體濃度為2.5 wt%，最佳反應(yīng)時(shí)間為10min。
　　3、以聚多巴胺為水相單體，均苯三甲酰氯為有機(jī)相單體，在聚醚砜基膜表面進(jìn)行界面聚合制備了PDA-TMC/PES復(fù)合膜；再以聚乙烯亞胺和均苯三甲酰氯為單體，在PDA-TMC層表面進(jìn)行二次界面聚合，制備了性能優(yōu)良的和滲透蒸發(fā)復(fù)合膜。紅外光譜儀和X射線光電子能譜

5、對所制備膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)和表面元素組成進(jìn)行表征。掃描電鏡對復(fù)合膜的表面形態(tài)進(jìn)行表征。兩次界面聚合紅外譜圖中都出現(xiàn)了酰胺的特征峰，一次界面聚合X射線光電子能譜分峰結(jié)果中O=C-O的出現(xiàn)證明了聚多巴胺中酚羥基和TMC進(jìn)行了反應(yīng)。而掃描電鏡結(jié)果表明在PDA/PES基膜表面的界面聚合過程使得膜厚度逐步增加，由此證明了兩次界面聚合都生成了致密的聚酰胺活性層。
　　以滲透通量和分離因子為評價(jià)指標(biāo)，研究了界面聚合過程的條件對膜分離性能的影響。主要考

6、察了一次界面聚合過程中有機(jī)相單體濃度以及反應(yīng)時(shí)間；二次界面聚合反應(yīng)中水相單體分子量，水相單體/有機(jī)相單體濃度比等成膜工藝條件對制備的復(fù)合膜分離性能的影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備PDA-TMC/PES聚酰胺滲透蒸發(fā)復(fù)合膜的最佳工藝條件是：最佳有機(jī)相單體濃度為3.6 wt%，最佳反應(yīng)時(shí)間為1min；制備PEI-TMC/PDA-TMC/PES復(fù)合膜的最佳工藝條件為：最佳水相單體PEI分子量為1800，最佳水相單體/有機(jī)相單體濃度比為5：1（有機(jī)相