论文摘要
渗透蒸发作为新型的液体混合物分离技术,在有机物脱水方面具有突出的技术优势和良好的应用前景。传统的有机膜具有柔韧性好、透气性高和密度低等优点,但其耐有机溶剂、耐腐蚀性及耐高温性都较差;而传统的无机膜虽强度高、耐腐蚀、耐高温,但不易加工,成本较高。有机-无机杂化膜由于兼具两者的优点,因而成为渗透蒸发膜材料的研究热点之一。有机-无机杂化膜的制备方法主要有:共混法,溶胶-凝胶法,原位合成法等。其中原位合成法因生成的纳米无机粒子粒径均一、颗粒分散均匀且制备过程简单而备受关注。共混法制备有机-无机杂化膜的过程中,无机颗粒易发生团聚,从而影响杂化膜性能的提高。为使无机粒子均匀分散于有机基质中,本研究选用壳聚糖（CS）作为膜材料,以钛酸丁酯（TBT）作为TiO2前驱体,乙酰丙酮（acac）作为抑制剂,采用溶胶-凝胶原位合成法制备了壳聚糖/纳米TiO2杂化膜。为了对原位生成的TiO2纳米颗粒的形貌、粒径和粒径分布进行有效控制,又以二（2-羟基丙酸）二氢氧化二铵合钛（Ti-BALDH）为前驱体,鱼精蛋白为模板,采用仿生矿化原位合成法制备了壳聚糖/纳米TiO2杂化膜。利用红外光谱（FTIR）、X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、热重分析（TGA）等多种表征方法对杂化膜的结构形态和物理化学性质进行了表征,分析了膜材料特性与其渗透蒸发分离性能之间的联系。在壳聚糖膜中引入分散均匀且具有强亲水性的纳米TiO2粒子,有利于改善壳聚糖膜的性能。本研究以渗透蒸发乙醇脱水作为评价体系,研究了两种途径合成的壳聚糖/纳米TiO2杂化膜的分离性能。分别考察了TBT和Ti-BALDH添加量对膜渗透蒸发性能和溶胀吸附性能的影响,同时考察了渗透蒸发过程中操作条件（原料液浓度和温度）对膜分离性能的影响。生成的杂化膜,与壳聚糖膜相比,渗透蒸发性能得到改善,亲水性有大幅提高。80oC下,分离乙醇含量为90wt.%的乙醇/水混合液,壳聚糖膜的分离因子为151,通量为54g/（m2h）;溶胶-凝胶原位合成法制备的TiO2含量为6wt.%杂化膜的分离因子为196,通量为340g/（m2h）;仿生矿化原位合成法制备的TiO2含量为4wt.%杂化膜,分离因子为406,通量为193g/（m2h）。
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中文摘要ABSTRACT前言第一章 文献综述1.1 有机-无机杂化膜的研究现状1.1.1 有机-无机杂化膜的分类1.1.2 有机-无机杂化膜的制备2 杂化膜的研究进展'>1.2 有机物/TiO2杂化膜的研究进展1.2.1 气体分离1.2.2 渗透蒸发1.2.3 质子传导膜及燃料电池1.2.4 超滤和纳滤1.3 渗透蒸发分离乙醇水混合物的研究1.3.1 渗透蒸发过程简介1.3.2 乙醇的生产现状1.4 论文选题与主要研究思路第二章 实验部分2 杂化膜的制备'>2.1 壳聚糖/纳米TiO2杂化膜的制备2.1.1 材料与试剂2.1.2 实验设备2 杂化膜的制备'>2.1.3 壳聚糖/纳米TiO2杂化膜的制备2 杂化膜的表征'>2.2 壳聚糖/纳米TiO2杂化膜的表征2.2.1 红外光谱2.2.2 X-射线衍射2.2.3 热重分析2.2.4 扫描电镜2.2.5 接触角测定2.3 溶胀和吸附实验2.3.1 实验装置2.3.2 实验步骤2.4 渗透蒸发实验2.4.1 实验装置2.4.2 实验步骤2.4.3 渗透蒸发评价指标2.4.4 气相色谱仪操作条件2.4.5 原料液和透过液浓度的测定2.4.6 扩散系数的计算2杂化膜'>第三章 溶胶-凝胶原位合成法制备的CS/TiO2杂化膜2-R（1）膜的微观结构'>3.1 CS/TiO2-R（1）膜的微观结构3.1.1 FTIR表征3.1.2 SEM表征3.1.3 XRD表征3.1.4 TGA表征3.2 溶胀吸附实验结果3.3 渗透蒸发性能实验结果2 含量对杂化膜渗透蒸发性能的影响'>3.3.1 TiO2含量对杂化膜渗透蒸发性能的影响3.3.2 原料液水浓度对杂化膜渗透蒸发性能的影响3.3.3 原料液温度对杂化膜渗透蒸发性能的影响2杂化膜'>第四章 仿生矿化原位合成法制备的CS/TiO2杂化膜4.1 表征结果4.1.1 FTIR表征4.1.2 SEM表征4.1.3 XRD表征4.1.4 TGA表征4.2 溶胀吸附实验结果4.3 渗透蒸发性能实验结果2 含量对杂化膜渗透蒸发性能的影响'>4.3.1 TiO2含量对杂化膜渗透蒸发性能的影响4.3.2 原料液水浓度对杂化膜渗透蒸发性能的影响4.3.3 原料液温度对杂化膜渗透蒸发性能的影响第五章 结论与展望5.1 结论5.2 研究展望参考文献发表论文和科研情况说明致谢
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标签：有机无机杂化膜论文; 原位合成论文; 壳聚糖论文; 二氧化钛论文; 仿生矿化论文;
壳聚糖/纳米TiO2杂化膜的原位合成及在渗透蒸发中的应用
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