聚酰胺_聚醚酰亚胺复合纳滤膜的制备及其性能研究

⑩太摩太＃中国第－所现代大学ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５博士学位论文一级学科：化学工程与技术学科专业：化学工程作者姓名：海玉谈指导教师：张＆利教授天津大学研究生院２０１６年５月聚酰胺聚酰胺/聚醚酰亚胺聚醚酰亚胺复合纳滤膜的制备及其复合纳滤膜的制备及其性能研究性能研究StudyofthePreparationandPerformanceofPolyamide/PolyetherimideCompositeNanofiltrationMembranes一级学科：化学工程与技术学科专业：化学工程研究生：海玉琰指导教师：张金利教授天津大学化工学院二零一六年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：洽？、４、签字曰期：＞７士年：月＜曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：多｜、导师签名：签字曰期：年Ｔ月曰签字曰期冶年义月曰摘要I摘要纳滤作为一种相对较新的膜分离技术，是一种以压力为驱动的介于反渗透和超滤之间的膜分离过程，它的截留分子量一般在200-1000范围内。纳滤因其操作压力低、能耗低、渗透通量高、截留率高等优点，在水处理、生物医药、食品工业、石油化工等领域的应用日益广泛。界面聚合法是制备复合纳滤膜最常用的方法，其中聚酰胺复合纳滤膜是商业化纳滤膜最主要的类型。但是在纳滤膜逐步从水溶液体系向有机溶剂体系发展的过程中，聚酰胺复合纳滤膜在实际应用中还存在对小分子量有机物截留率较低、渗透通量较低以及耐氯性和耐溶剂性较差等不足。针对以上存在的问题，本文通过选择合适的反应单体、制备方法和改性手段，分别研究了提高聚酰胺复合纳滤膜分离性能、耐氯性和耐溶剂性的方法，制备出了高分离性能的聚酰胺复合纳滤膜。首先，采用1,2,4,5-均苯四甲酰氯和间苯二胺在聚醚酰亚胺基膜上通过界面聚合法制备了聚酰胺酸复合纳滤膜，并选用乙二胺对聚酰胺酸复合纳滤膜进行改性处理，制备了结构稳定、截留分子量低的聚酰胺复合纳滤膜。其中优选的聚酰胺复合纳滤膜对葡萄糖水溶液的截留率和渗透通量分别为90.0%和25.0Lm-2h-1MPa-1；研究表明，膜结构中亚甲基基团的引入有效地提高了聚酰胺复合纳滤膜的耐氯性，使得所制备的聚酰胺复合纳滤膜在200ppmNaClO水溶液中浸泡100h后分离性能保持不变。其次，采用酰氯单体直接在交联基膜上进行界面聚合的方法，选用具有线性分子链结构的乙二胺和支化分子链结构的聚乙烯亚胺共同交联聚醚酰亚胺基膜，制备了高通量的聚酰胺复合纳滤膜，其中优选膜对葡萄糖水溶液的截留率和渗透通量分别为98.0%和58.5Lm-2h-1MPa-1；使用极性溶剂激活后，聚酰胺复合纳滤膜对葡萄糖水溶液的截留率和渗透通量分别为96.0%和112.2Lm-2h-1MPa-1，具有优异的分离性能和溶剂稳定性。最后，对前两种制备的聚酰胺复合纳滤膜的耐溶剂性能进行了考察，其中混合胺交联基膜的聚酰胺复合纳滤膜具有较好的耐溶剂性，它对玫瑰红甲醇溶液的截留率和渗透通量分别为99.9%和14.2Lm-2h-1MPa-1，极性溶剂激活后其对玫瑰红甲醇溶液的截留率和渗透通量分别为90.4%和30.4Lm-2h-1MPa-1。结合实验表征分析了溶剂激活对聚酰胺复合纳滤膜结构和性能的影响，并通过分摘要II析所制备的聚酰胺复合纳滤膜在有机溶剂中的结构变化，选用了对苯二甲胺反应单体替代了原有的聚乙烯亚胺制备了耐溶剂聚酰胺复合纳滤膜，该膜对玫瑰红/N,N-二甲基甲酰胺溶液的截留率和渗透通量分别为96.0%和0.7Lm-2h-1MPa-1，研究表明，疏水刚性基团的引入有效地改善了聚酰胺复合纳滤膜在极性溶剂中的分离性能。关键词：关键词：聚酰胺复合纳滤膜；聚醚酰亚胺；1,2,4,5-均苯四甲酰氯；耐氯；高通量；耐溶剂；溶剂激活AbstractIIIAbstractNanofiltration(NF),asarelativelynewmembraneseparationtechnique,isapressure