多孔聚合物水凝胶汲取剂的制备及正渗透性能研究

摘要

在正渗透技术的发展过程中，已经制备出种类繁多的正渗透汲取剂，但它们都存在自身的缺点。近年来，水凝胶作为一种新型的正渗透汲取剂，得到了人们的广泛关注。但水凝胶的正渗透性能较差，需要通过其他方法对其修饰或改性。然而传统的改性方法所制备的水凝胶具有水通量较低或不可再生的缺点，因此制备出一种能解决上述问题的水凝胶成为研究的重点。
　　为了制备出水通量更高且可再生的水凝胶，本文采用致孔剂法，通过在水凝胶中引入多孔结构，制备多孔聚N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸钠（PNIPAM-PSA）水凝胶汲取剂。采用自由基聚合法制备了聚 N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸钠（PNIPAM-PSA）水凝胶汲取剂，并以溶胀率、脱水率和正渗透水通量为评价指标，对制备条件进行了优化，确定了最佳的反应条件。在此基础上，又研究了致孔剂聚乙二醇400（PEG400）投加量对水凝胶正渗透性能的影响。此外，采用傅里叶红外吸收光谱（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）等分析手段对制备的不同水凝胶进行表征分析。最后，对不同 PEG400投加量所制备的水凝胶进行了再生性能测试。
　　研究结果表明，当NIPAM与SA单体的摩尔比为1:1、单体与交联剂摩尔比为50:1、单体与引发剂的摩尔比为100:1时，所制备的PNIPAM-PSA水凝胶汲取剂的正渗透性能最佳，此时，溶胀率为61.31g/g，脱水率为76.83％，最初1h内的正渗透水通量为0.63LHM；在多孔水凝胶汲取剂的制备过程中，当PEG400与单体的摩尔比为1:2时，所制备的水凝胶正渗透性能最好，溶胀率、脱水率和正渗透水通量比PNIPAM-PSA水凝胶分别高162.26％、15.08％和144.44％。
　　FI-IR分析结果表明：不同水凝胶中均发现亲水基团酰胺基-CONH2和疏水基团异丙基-CH（CH3）2，多孔水凝胶中未发现明显的PEG的特征吸收峰，说明PEG已在水洗过程中被去除。
　　SEM分析结果表明：未加PEG400的水凝胶未发现明显的孔状结构，而随着PEG400投加量的增多，水凝胶的孔状结构越发明显。
　　通过对不同 PEG400投加量所制备的水凝胶的再生性能进行测试，发现再生前后的水凝胶的水通量变化较小，表现出较好的稳定性，证明该水凝胶具有较好的再生性能。

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第1章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 正渗透汲取剂的发展概况

1.3 多孔水凝胶的发展概况

1.4 本课题的目的与意义

1.5 课题研究的主要内容

第2章 实验材料及研究方法

2.1 实验试剂与设备

2.2 实验方法

2.3 水凝胶的表征

2.4 水凝胶的性能测试

2.5 本章小结

第3章 PNIPAM-PSA水凝胶汲取剂的制备及表征分析

3.1 水凝胶的制备条件优化

3.2 傅里叶变换红外光谱分析（FT-IR）

3.3 扫描电子显微镜分析（SEM）

3.4 本章小结

第4章 多孔PNIPAM-PSA水凝胶汲取剂的制备及表征分析

4.1 致孔剂的投加量对水凝胶的性能的影响

4.2 水凝胶的再生性能测试

4.3 傅里叶变换红外光谱分析（FT-IR）

4.4 扫描电子显微镜分析（SEM）

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢