电化学聚合共轭微孔聚合物薄膜在有机纳滤中的应用

摘要

纳滤(Nanofiltration，NF)是膜分离技术的一个新兴领域，其分离精度介于反渗透(Reverse Osmosis，RO)与超滤(Ultrafiltrtion，UF)之间，在较低的操作压力下，不需要相变就可以对分子量在1000以下的小分子及多价离子进行精确分离，具有其他分离技术不可比拟的优势。目前，纳滤分离技术主要包括水溶液体系下的纳滤分离和有机溶剂体系下的纳滤分离。其中，在化工、食品和制药领域，大量的纳滤分离都是在有机溶剂体系下进行的，这使得有机溶剂体系下的纳滤分离技术更加重要。但是纳滤分离膜的材料主要是有机高分子材料，在有机溶剂体系下，聚合物膜材料容易发生溶胀或溶解，这种不稳定性大大限制纳滤分离技术在有机相体系中的应用。因此，如何制备得到具有高效率且稳定的纳滤膜已经成为当前国内外研究的热点。电化学聚合是一种利用前体分子在电极/溶液界面发生的氧化或还原偶联反应来制备功能性聚合物薄膜的方法。利用电化学聚合技术可以很好的控制薄膜的厚度并且调节薄膜的表面形貌，从而有效降低传质阻力，得到高分离效率的薄膜结构。聚噻吩材料作为膜材料时，由于其本身具有较强的分子骨架刚性，较好的化学稳定性，丰富的孔结构和优异的耐溶剂性能，可以有效提高传质效率。本文选择1，3，5-三噻吩基苯（1，3，5-Tri(2-thienyl)-benzene， TTB）作为前体分子，利用电化学聚合的方式制备出纳米级厚度的共轭微孔聚合物薄膜TTB-CMPs，考察了电聚合条件参数对膜结构及有机溶剂纳滤分离性能的影响。
　　本研究主要内容包括：⑴利用循环伏安技术，在低浓度，低电位，不同扫描圈数，一定扫描速度的条件下聚合出不同厚度的TTB-CMPs薄膜，选择最薄的TTB-CMPs薄膜，在死端过滤模式下对其进行通量和截留量的测试，结果表明，其对有机溶剂有较高的渗透效率，其中，甲醇通量可以达到31.95L·h-1·m-2·bar-1；然后，选择具有不同分子量的小分子有机物，并对膜分离性能进行考察，结果表明，其对分子量在800以上的小分子具有良好的截留性能，截留率可以达到91.26％。⑵为了进一步提高TTB-CMPs薄膜对染料分子的截留百分比，以期提高其分离精度，通过氧化的方式减小TTB-CMPs薄膜的孔径，氧化之后发现TTB-CMPs薄膜对原卟啉和亮蓝的截留率有明显的提高，其中原卟啉的截留率由原来的72.12%上升至96.53%，亮蓝的截留率由原来的91.26%上升至96.40%。⑶通过电化学聚合的方式制备超薄共轭微孔聚合物薄膜，并且对其孔径进行相应的调节，最终获得了具有较高的通量和截留量的共轭微孔聚合物薄膜，对于今后在化学合成和石油、制药工业上分离过程中分离出高纯度的有机溶剂有一定的参考价值。

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西北师范大学研究生学位论文作者信息

第一章 绪 论

1.1分离

1.2膜材料及其制备

1.3电化学聚合

1.4.共轭微孔聚合物

第二章 共轭微孔聚合物薄膜的电化学合成及其性能表征

2.1前言

2.2实验部分

2.3结果与分析

本章小结

第三章 TTB-CMPs薄膜的过滤性能测试

3.1前言

3.2实验部分

3.3性能测试分析

3.4 本章小结

第四章 TTB-CMPs薄膜的氧化改性

4.1前言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

参考文献

硕士期间发表的科研成果目录

致谢