殼聚糖-納米TiO-,2-雜化膜的原位合成及在滲透蒸發(fā)中的應(yīng)用.pdf

1、滲透蒸發(fā)作為新型的液體混合物分離技術(shù)，在有機(jī)物脫水方面具有突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和良好的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的有機(jī)膜具有柔韌性好、透氣性高和密度低等優(yōu)點(diǎn)，但其耐有機(jī)溶劑、耐腐蝕性及耐高溫性都較差；而傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)膜雖強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫，但不易加工，成本較高。有機(jī)一無(wú)機(jī)雜化膜由于兼具兩者的優(yōu)點(diǎn)，因而成為滲透蒸發(fā)膜材料的研究熱點(diǎn)之一。有機(jī)一無(wú)機(jī)雜化膜的制備方法主要有：共混法，溶膠-凝膠法，原位合成法等。其中原位合成法因生成的納米無(wú)機(jī)粒子粒徑均一、顆粒分散

2、均勻且制備過(guò)程簡(jiǎn)單而備受關(guān)注。 共混法制備有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化膜的過(guò)程中，無(wú)機(jī)顆粒易發(fā)生團(tuán)聚，從而影響雜化膜性能的提高。為使無(wú)機(jī)粒子均勻分散于有機(jī)基質(zhì)中，本研究選用殼聚糖（CS）作為膜材料，以鈦酸丁酯（TBT）作為TiO2前驅(qū)體，乙酰丙酮（acac）作為抑制劑，采用溶膠-凝膠原位合成法制備了殼聚糖/納米TiO2雜化膜。為了對(duì)原位生成的TiO2納米顆粒的形貌、粒徑和粒徑分布進(jìn)行有效控制，又以二（2-羥基丙酸）二氫氧化二銨合鈦（Ti-BA

3、LDH）為前驅(qū)體，魚(yú)精蛋白為模板，采用仿生礦化原位合成法制備了殼聚糖/納米TiO2雜化膜。利用紅外光譜（FTIR）、X-射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、熱重分析（TGA）等多種表征方法對(duì)雜化膜的結(jié)構(gòu)形態(tài)和物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征，分析了膜材料特性與其滲透蒸發(fā)分離性能之間的聯(lián)系。 在殼聚糖膜中引入分散均勻且具有強(qiáng)親水性的納米TiO2粒子，有利于改善殼聚糖膜的性能。本研究以滲透蒸發(fā)乙醇脫水作為評(píng)價(jià)體系，研究了兩種途徑合成的殼聚

4、糖/納米TiO2雜化膜的分離性能。分別考察了TBT和Ti-BALDH添加量對(duì)膜滲透蒸發(fā)性能和溶脹吸附性能的影響，同時(shí)考察了滲透蒸發(fā)過(guò)程中操作條件（原料液濃度和溫度）對(duì)膜分離性能的影響。生成的雜化膜，與殼聚糖膜相比，滲透蒸發(fā)性能得到改善，親水性有大幅提高。80℃下，分離乙醇含量為90wt.％的乙醇/水混合液，殼聚糖膜的分離因子為151，通量為54g/（㎡h）；溶膠-凝膠原位合成法制備的TiO2含量為6wt.％雜化膜的分離因子為196，通量