可溶性聚酰亚胺的制备及其在耐溶剂纳滤膜中的应用研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ws21128
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石油化工、精细化工和医药等行业,在生产过程中往往伴随着大量有机溶剂废液的产生,常规分离方式效率低,能耗大,难以满足绿色生产的需要。有机溶剂纳滤(Organic solvent nanofiltration,OSN)膜是将纳滤过程拓展至有机体系的一种新兴技术,其孔径范围适中,可满足有机废液的分离要求,还可与其他分离工艺连用,实现较高的经济效益。但由于有机废液极性强,用于水体系的常规膜材料耐溶剂性和耐高温性较差,难以满足耐溶剂纳滤技术的要求。聚酰亚胺(Polyimide,PI)是一种机械强度和化学稳定性很高的聚合物材料,可用于耐溶剂纳滤薄膜的制备,但由于其分子链段刚性较强,分子间相互作用力较强,导致材料溶解性较差,不利于加工。本实验从聚合物单体选择出发,选用带有柔性链段的单体,采用两步法制备可溶性PI。在探索聚酰亚胺前驱体聚酰胺酸的合成条件时,探讨了单体配比、固含量、反应温度和反应时间等因素对聚酰胺酸分子量的影响,以及化学亚胺化时间对PI亚胺化程度的影响,并确定了聚酰亚胺最佳的合成条件。实验结果表明,合成的聚酰亚胺分子量较高(Mn和Mw分别为14万和21万)且分布较窄,在保持耐热性能和耐溶剂性能的同时,显著提高了成膜性、溶解性等加工性能,是制备纳滤膜的理想材料。水轮酚(Noria)是一种具有纳米孔洞的多孔有机笼(Porous organic cages,POCs),可溶于强极性溶剂,内腔疏水,可起到溶剂分子通道的作用,提高膜的渗透性,可作为超滤膜添加剂。目前水轮酚多用于水处理和气体分离,在OSN方面的应用较少。本实验以自制的联苯型PI为原料,以水轮酚为添加剂,采用相转化法制备了超滤膜。实验结果表明,添加了水轮酚的PI超滤膜保持了优良的耐溶剂性能,且纯水通量明显提高,可达到239 L m-2 h-1 bar-1。接下来,以改性PI膜为底膜,通过界面聚合(IP)制备纳滤膜。制备出的复合纳滤膜对甲醇通量明显提高,可达到5 L m-2 h-1 bar-1,是未改性复合膜的两倍,同时对染料截留率保持在96%以上,纳滤性能优良,在OSN方面具有良好的应用前景。
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