论文题目: 有机物优先透过的烯烃共聚物渗透蒸发膜的结构与性能
论文类型: 博士论文
论文专业: 高分子化学与物理
作者: 田秀枝
导师: 朱康杰,徐又一
关键词: 结晶,渗透组分,相互作用,溶解,扩散,渗透蒸发,氯仿
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 有机物优先透过的渗透蒸发技术对于有机废水的处理、高价值有机物的回收具有很好的应用前景。通常国内外都是采用橡胶态的聚合物（如PDMS、EPDM等）作为有机物优先透过的渗透蒸发膜材料,本文采用结晶性的聚合物（PP、PVDF）作为研究对象,通过共聚手段得到不同聚集态的共聚物,以及通过改变成膜溶剂获得不同晶相组成的共聚物膜。研究了聚集态结构与渗透蒸发分离性能之间的关系,对于渗透蒸发膜的发展具有重要的科学意义。 一方面,在Ziegler-Natta催化剂（TiCl4/MgCl2/AlEt3）体系下,通过共聚合成得到丙烯/1—辛烯共聚物（POC）、丙烯/1—癸烯共聚物（PDE）。共聚结果表明,在温度为50℃、Al/Ti=100、常压的共聚条件下,丙烯和1—辛烯（或1—癸烯）共聚时,分别控制1—辛烯、1—癸烯与丙烯的浓度摩尔比为0.4985、0.6142,就可以得到具有微晶结构或无定形的共聚物。热分析及拉伸测试表明,POC、PDE膜的耐热性能较好,热失重温度较高（>400℃）。POC、PDE膜中的微晶起到了物理交联点的作用,POC、PDE膜的断裂强度比PDMS膜的断裂强度（0.2～0.3MPa）要高,具有近似组成的POC膜（1—辛烯的含量为20.19mol.%）、PDE膜（1—癸烯的含量为21.18mol.%）的断裂强度分别为1.7MPa、3.6MPa。序列分布研究表明,1—辛烯（或1—癸烯）主要是以单个镶嵌的形式存在于共聚物的分子链中。平均序列长度及竞聚率计算结果表明,在共聚的情况下,发生1—辛烯（或1—癸烯）自聚的可能性非常小。 本文首次将POC、PDE作为渗透蒸发膜新材料,应用到有机物/水混合体系的渗透蒸发分离过程中,得到了较好的分离效果,25℃时,分离0.05wt.%的氯仿水溶液,渗透通量达到136.4g.m-2.h-1,分离因子为863。 通过POC、PDE膜的聚集态结构、渗透蒸发分离氯仿/水混合溶液的性能表征,探讨了POC、PDE膜的组成—结构—渗透蒸发分离性能之间的关系。随着共聚物组成1—辛烯（或1—癸烯）含量的增加,共聚物膜的结晶度和Tg都下降,无定型区高分子链的柔性增加,链段的活动性能增强,膜中自由体积增加,有利于提高有机物（氯仿）、水的渗透通量,但是因为尺寸小的水分子在扩散性能方面所占的优势,水渗透通量增加的速度较快,导致分离因子有所降低。渗透蒸发分离氯仿/水混合溶液测试表明,尽管相对于POC膜,PDE膜具有较高的渗透通量,较低的分离因子,但PDE膜的渗透蒸发分
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 文献综述
1．1 渗透蒸发膜过程原理及特点
1．1．1 渗透蒸发过程简介
1．1．2 渗透蒸发过程分离原理及传质机理
1．1．3 渗透蒸发技术的优点
1．1．4 透蒸发膜性能评价指标
1．2 聚合物渗透蒸发膜材料的聚集态结构
1．2．1 橡胶态聚合物
1．2．2 玻璃态聚合物
1．2．3 半晶态聚合物
1．3 渗透蒸发膜材料的选择方法
1．3．1 基本原理
1．3．2 极性相似和溶剂化原则法
1．3．3 溶解度参数法
1．3．4 Flory-Huggins相互作用参数法
1．4 组分在聚合物中的吸附、溶解和扩散行为
1．5 有机物优先透过的渗透蒸发膜的研究及其应用
1．5．1 膜材料及其特点
1．5．2 分离过程的影响因素
1．5．3 应用
1．5．3．1 含挥发性有机物(VOCs)的废水处理
1．5．3．2 在食品工业中的应用
第二章 课题的提出及研究内容
2．1 课题的提出及意义
2．1．1 新型膜材料的设计、开发
2．1．2 成膜技术的研究
2．1．3 膜分离机理的研究
2．2 研究方案与内容
2．2．1 丙烯／长链α—烯烃共聚物
2．2．2 偏氟乙烯／六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP)
第三章 实验部分
3．1 主要原料与试剂
3．2 丙烯／1-辛烯、丙烯／1-癸烯共聚物的制备和表征
3．3 POC、PDE共聚物膜的制备和表征
3．4 P(VDF-HFP)共聚物膜的制备和表征
3．4．1 P(VDF-HFP)共聚物膜的制备
3．4．2 P(VDF-HFP)共聚物膜的表征
3．4．3 P(VDF-HFP)共聚物膜的溶胀性能
3．4．4 P(VDF-HFP)共聚物膜的扩散性能
3．5 共聚物膜渗透蒸发性能测试
第四章 POC、PDE共聚物的合成与表征
4．1 引言
4．2 POC、PDE 共聚物组成的测定
4．2．1 FTIR 法测定共聚物的组成
4．2．2 ~(13)C-NMR 法测定共聚物组成
4．3．~(13)C-NMR 法测定共聚物的二元序列分
4．4 丙烯／长链仅-烯烃(1—辛烯、1—癸烯)共聚合规律
4．5 POC、PDE的分子量及其分布
4．6 共聚物的形貌
4．7 本章小结
第五章 POC、PDE共聚物膜的结构与渗透蒸发性能
5．1 共聚物膜的聚集态结构
5．1．1 FTIR分析
5．1．2 WAXD分析
5．1．3 DSC分析
5．1．4 TG分析
5．2 聚物膜的力学性能
5．3 共聚物膜的渗透蒸发性能
5．4 本章小结
第六章 渗透组分在P(VDF-HFP)共聚物膜中的溶解扩散行为
6．1 引言
6．2 P(VDF-HFP)共聚物组成及其溶解度参数
6．3 不同溶剂对所成膜物化性能及聚集态结构的影响
6．4 溶剂挥发条件对P(VDF-HFP)共聚物膜结构与形态的影响
6．5 P(VDF-HFP)共聚物膜的溶胀性能
6．6 P(VDF-HFP)共聚物膜／渗透组分间的相互作用
6．6．1 P(VDF-HFP)-1共聚物膜／渗透组分间的相互作用
6．6．2 P(VDF-HFP)-2共聚物膜／渗透组分间的相互作用
6．7 P(VDF-HFP)共聚物膜的扩散性能
6．8 本章小结
第七章 P(VDF-HFP)共聚物膜的结构与渗透蒸发性能
7．1 引言
7．2 不同溶剂对所成膜渗透蒸发分离性能的影响
7．3 膜厚度对渗透蒸发分离性能的影响
7．4 不同底膜对渗透蒸发分离性能的影响
7．5 复合膜与均质膜渗透蒸发分离性能的比较
7．6 组分对渗透蒸发分离性能的影响
7．7 本章小结
第八章 全文主要结论
参考文献
攻读博士期间发表的文章
致谢
发布时间: 2006-05-10
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