新型非對(duì)稱荷正電膜的制備與表征.pdf

1、荷電膜是指內(nèi)外表面上存在著固定電荷的膜。由于其分離過濾原理，除了中性膜的基于孔徑大小的物理篩分之外，還有著獨(dú)特的靜電吸附和排斥作用。這就使得用大孔徑膜吸附分離粒徑較小的物質(zhì)成為可能。而且可用其分離相對(duì)分子量相近而荷電性能不同的組分。另外，由于膜中引入了荷電基團(tuán)，膜的親水性得到加強(qiáng)，因而膜的透水量增加。同時(shí)由于同性相斥的電荷效應(yīng)，膜的抗污染性也顯著增強(qiáng)。又由于膜和溶液間的靜電作用，溶液的滲透壓降低，因此適于低壓操作。所以說，荷電膜在透水、

2、抗污染以及選擇透過性等方面具有中性膜不具備的優(yōu)勢(shì)和用途。通過調(diào)節(jié)膜的孔徑、荷電性質(zhì)和荷電量可實(shí)現(xiàn)離子分離和化學(xué)反應(yīng)，因此在資源回收、清潔生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域越來越受到關(guān)注和重視。 由于商業(yè)利益的驅(qū)使，目前的研究多集中于荷負(fù)電膜。而荷正電膜的制備需要使用劇毒致癌物質(zhì)氯甲醚，制備難度和成本都較大，因此至今國內(nèi)外沒有類似商品膜出現(xiàn)，研究者也很少。但對(duì)于許多工業(yè)的應(yīng)用，如染料或生物大分子的分離和濃縮、陰極電泳漆廢液的處理、藥液和純水中細(xì)

3、菌內(nèi)毒素的脫除等，荷正電膜的研究和開發(fā)是不容忽視的。 本論文共包括六章。是以溴化改性聚苯醚為成膜材料，將叔胺的有機(jī)溶液加入鑄膜液中用相轉(zhuǎn)化法制備了一系列非對(duì)稱荷正電膜，探討了制膜參數(shù)，如聚合物與荷電試劑的比例、荷電基團(tuán)的種類、添加劑的種類及濃度，成膜材料的性質(zhì)等，以及制膜條件對(duì)膜性能和其結(jié)構(gòu)的影響。 第一章是緒論，對(duì)荷電膜的制備和分離機(jī)理作了簡要的介紹，并對(duì)荷正電膜的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概括，然后對(duì)浸入沉淀相轉(zhuǎn)化法制膜(包括成

4、膜過程和膜性能的影響因素)以及聚苯醚的性質(zhì)和在膜制各方面的應(yīng)用等分別進(jìn)行了介紹。最后提出本論文的設(shè)計(jì)思想和論文的主要工作。 第二章以三甲胺為例，將溴化聚苯醚的芐基與三甲胺直接在鑄膜液中發(fā)生反應(yīng)，得到含強(qiáng)堿性基團(tuán)的鑄膜材料，涂膜后置于乙醇中凝膠，獲得荷正電的非對(duì)稱膜。分別研究了溴化聚苯醚與三甲胺的比例、蒸發(fā)時(shí)間、添加劑LiCl在鑄膜液中的濃度等對(duì)膜性能及其形貌的影響。結(jié)果表明，我們成功的制備得到非對(duì)稱荷正電膜。 第三章到第

5、五章分別討論制膜參數(shù)及成膜條件對(duì)膜性能及其形貌的影響。 第三章是以聚乙二醇為添加劑來制備荷正電非對(duì)稱膜。系統(tǒng)的考察了聚乙二醇在鑄膜液中的濃度以及聚乙二醇的分子量對(duì)膜性能和形貌的影響。并結(jié)合鑄膜液體系的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)參數(shù)對(duì)結(jié)果加以合理的解釋。 第四章分別制備了荷電基團(tuán)是三甲銨基、三乙銨基、三丙銨基和三丁銨基的非對(duì)稱膜。系統(tǒng)的考察了不同荷電基團(tuán)對(duì)膜的滲透性、選擇性、親水性、孔徑和孔徑分布、荷電量以及膜的微結(jié)構(gòu)等方面的影響。

6、 第五章分別以不同芐基溴化度的聚苯醚和不同苯環(huán)溴化度(固定芐基溴化度為一定值)的聚苯醚為成膜材料，制備了一系列的非對(duì)稱荷正電膜。系統(tǒng)的研究了聚苯醚的溴化位置和溴化度對(duì)膜性能，如水通量、親水性、荷電量、微觀形貌等的影響，并考察了該種膜對(duì)陰極電泳漆的脫除率。結(jié)果表明，通過調(diào)節(jié)合適的聚苯醚的溴化度和溴代位置，制備出的非對(duì)稱荷正電膜可有效的用于陰極電泳漆廢液的處理。 第六章是對(duì)全文的總結(jié)。通過前面的實(shí)驗(yàn)和理論分析，得出一些對(duì)非對(duì)稱