改性纤维素膜研究.pptVIP

改性纤维素膜研究 专业：分析化学 姓名： 陈 佩 主要内容框架 一、背景 纤维素是地球上最丰富的、可再生的天然资源 具有价廉、可降解、对环境不产生污染等特点。因 此世界各国都十分重视对纤维素的研究与开发。 由于纤维素的结构特性决定了纤维素不能在水 和一般有机溶剂中溶解，也缺乏热可塑性。这对其 成形加工极为不利，因此常对其进行化学改性。 且改性后纤维素用来制备环境响应型智能膜， 大大扩大了纤维素膜的应用范围，提高了效率。 二、纤维素的分子结构 纤维素(Cellulose)是一种天然高分子化合 物，是由若干个葡萄糖彼此以β-1,4-苷键连接 而成的线型分子，其分子结构式(C6H10O5)n为： 3、1 醚化、酯化衍生物种类 3、1、1 醚化反应 例如：羟丙基乙基纤维素： 3、2 接枝共聚反应 改性纤维素虽然比纤维素有了较为明显的 优点，但其相对分子质量增加不多，从而使其 强度、黏度等性质受到了一定的限制。而改性 纤维素的接枝共聚是对纤维素进行改性的另一 种重要方法，此种方法是在保留纤维素固有的 优点不被破坏的同时赋予其新的性能。 以下是两种主要的接枝反应：自由基聚合 和离子型接枝共聚。 3、2、1 自由基聚合 3、2、2 离子型接枝共聚 纤维素的离子型接枝共聚可分为阳离子引发 接枝与阴离子引发接枝。阳离子引发接枝是采用 BF3或TiCl4等金属卤化物和微量的催化剂如痕量 的水或盐酸，通过形成纤维素正碳离子而进行接 枝共聚；阴离子引发接枝则是根据Michael 反应 原理，由纤维素与氨基钠、甲醇碱金属盐等作用形 成醇盐，再与乙烯基单体反应，所用单体有丙烯 腈、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯腈等。 四、改性纤维素膜的应用举例 4、1 亚砜基改性纤维素膜的S02气体渗透 性能研究 1、1首先通过沉淀凝胶法制备用于改性反应的纤维素膜： 将纤维素加入水含量13.3％(wt)的剂N-甲基吗 啉N-氧化(NMMO)中，80℃下搅拌溶解，制得浓度 为10%-15％(wt)纤维素铸膜液。用刮刀将铸膜液 刮在洁净的玻璃板上，经过几分钟真空蒸发后浸入 25℃的水浴中，充分凝胶后得到厚度为100μm左右 的均质膜，清洗、干燥备用。 1、2物理改性： 将制得的纤维素膜浸入DMSO中浸泡24 h。 1、3化学改性： 乳浊液加成法: 两种方法比较： 乳状液改性方法：由于改性反应所用的混合液是一种乳状液，苯基乙烯基亚砜在膜内分布不均，反应过程中纤维素膜的某些部分富集，导致反应不均匀，使得纤维素膜在反应中出现不规则的皱缩变形，导致机械强度的下降，易破裂。 均相加成法：避免了以上的缺点，且有良好的SO2渗透性。 1、4 性能测试 改性前后膜的结构:进过X射线衍射分析，改性反应并未 造成膜的结晶度的变化；通过对膜横断面进行电镜分 析，改性前后膜的致密结构并未改变，这说明改性后膜 气体渗透性能的改变是由纤维素性质变化导致的而不是 由膜物理结构变化引起的。 膜气体渗透性能研究: 测得SO2在膜水中渗透的方式为 “溶解扩散”， SO2在DMSO中的溶解度比在水中大，但 经物理法改性的膜中DMSO随时间逐渐减少，化学改性则 不然。 结果表明改性后纤维素膜仍为致密结构，SO2的渗透性 能及其对N2的分离性能明显提高，其中改性液中添加二甲 基亚砜的均相化学加成反应所得的改性膜具有较好的SO2 渗透稳定性。 4、2 改性羧甲基纤维素膜的制备及 其在氨氮废水处理中的应用 以FeCl3改性羧甲基纤维素(CMC)使得水溶性 CMC膜改性为疏水性阳离子交换膜CMC-Fe。 该膜能稳定存在于酸碱溶液中，用扫描电镜观察 其表面形态，IR分析表明改性羧甲基纤维素中的 COOH吸收峰发生了位移，将其应用于电渗析去除 高浓度氨氮废水的处理中，结果表明，该膜对氨氮 的选择透过性较好，能有效地去除水中氨氮，去除 率可达90%。 4、3 聚丙烯腈/醋酸纤维素（PAN/CA） 共混超滤膜的研制与改性 3、1 PAC/CA膜制备: 将LiCl溶于溶剂中，加入一定的不同比例的PAN和 CA，50℃恒温溶解后，用相转化法制膜。 3、2 水通量和截留率测定: 用杯式超滤器。在0.1MPa的压力下，测定水通量 (J)。用0.1％的BSA溶液测定截留率(R)。 3、3 PAN/CA膜的水解改性: 分别用不同浓度的NaOH的乙醇溶液和硫酸溶液对 共混膜进行水解改性，比较不同的水解改性剂和不同水 解时