渗透物小分子在聚酰亚胺膜中的溶解特性研究.pdf

摘要 llJIlIllUl ㈣㈣IIJllllIIIll Y1 810629 渗透物小分子在聚酰亚胺膜中的溶解特性研究 摘 要 渗透汽化膜材料的开发一直是渗透汽化研究的重点。聚酰亚胺可用 于多种有机溶剂脱水及有机物的分离，具有优异的耐热性、耐溶剂 性和化学稳定性，具有良好的应用前景。膜性能与膜材料的选择密切 相关，而渗透汽化膜的分离性能与被分离物质在膜内的溶解性密切相关。 本论文采用了5种二胺和4种二酐通过两步法制备了19种不同结构的聚 酰亚胺(PI)均质膜，测定了PI膜在不同单组分料液(甲醇、乙醇、异 丙醇、叔丁醇、水)以及醇浓度为88wt％的双组分体系中的溶胀特性，并 讨论了不同结构PI膜的溶胀特性以及PI膜在不同温度下(40、50、60、 70℃)的溶胀特性规律。 实验结果表明，PI膜在不同的单组分醇或水中对醇具有较强的亲 和作用，且在醇(含碳原子数C3及以下的醇)中的溶胀度大于水。 PI膜在醇浓度为88wt％的醇／水体系中对水的溶胀度增加，其溶解选择因 子大于1。PI结构对膜的溶胀特性具有重要影响，分子链上具有较大侧 基、分子链间距大、分子链柔性较好的聚酰亚胺膜，其溶胀度较大； 溶解选择因子较小。随着分子链堆砌的紧密，链段活动性变差，聚 酰亚胺膜的溶胀度变小，溶解选择因子增大；具有亲水基团(如．O．) 的聚酰亚胺膜，其溶解选择因子较大。另外，刚性较强的聚酰亚胺 膜，其溶胀度随温度升高而增加的幅度大于刚性弱的聚酰亚胺。随 着温度的升高，PI膜的溶胀度增加而溶解选择因子减小。 ODPA和0DA由于亲水基团一O一的引入，使膜具有较强的亲水性； 8wt％ 的乙醇／水体系中对水具有较好的吸附溶解特性，有望成为性能优良的渗 透汽化膜材料。温度降低可以提高溶解选择因子，但是造成膜的溶胀度下 降，因此PI膜的渗透汽化试验要选择合适的温度才能达到最佳的分离性 能。 果显示实验值与理论计算值能够较好地吻合。 关键词：渗透汽化，聚酰亚胺膜，分子结构，溶解，溶胀 第l页 ABSTRACT SOLUT1 0NBEHAVl OR0FSMALLMOLECULAR PERMEATESI NPOLYI刚DEMEMBRANE ABSTRACT Inpervaporation process，theseparationperformanceprimarily onthemembranematerialsselectedforthe depends separation． canbe tothe of solutionandthe Polyimides applieddehydrationorganic of now asa separationorganiccompounds．Polyimde(PI)isemerging materialforthe ofalcoholbecauseofits promising pervaporationdehydrat