PDPA耐溶剂纳滤膜及其溶剂渗透机理

摘要

聚二苯基乙炔(Poly(diphenylacetylene)，PDPA)具有优异的热稳定性和气体渗透性能，而且不溶于任何常规有机溶剂，是一种潜在的耐溶剂纳滤(Solvent ResistantNanofiltration, SRNF)膜材料。本文考察了PDPA作为SRNF膜材料的可行性，较为系统地研究了PDPA均质膜的有机溶剂渗透性能和罗红霉素截留性能，并初步探讨了PDPA的有机溶剂传递机理。
　　首先，采用溶剂挥发法制备聚[1-（4-三甲基硅基）-苯基-2-苯乙炔](PTMSDPA)均质膜，经三氟乙酸脱硅化反应成功制PDPA均质膜。PDPA均质膜具有稳定的乙醇渗透通量，乙醇渗透通量随着温度的升高而增大，二者的关系符合Arrhenius方程。渗透活化能和粘流活化能的比值EJ/Eμ为1.19，说明乙醇在PDPA均质膜中的渗透过程不能用纯粘性流机理描述。12种常规有机溶剂的渗透行为和乙醇类似。
　　其次，考察了PDPA均质膜的溶剂渗透性能，采用Spearman秩相关系数(rs)法分析有机溶剂的物性参数（粘度、溶胀度、摩尔体积、介电常数、膜-溶剂表面张力差和膜-溶剂溶解度参数差）与渗透通量的相关性，回归分析PDPA均质膜的溶剂传递机理。对于醇类同系物，所考察的物性参数对渗透通量的影响都比较显著。对于不同类型的溶剂，渗透通量受溶剂物性参数的共同影响。膜-溶剂溶解度参数差、粘度和溶胀度的秩相关系数rs值较高，t检验显示分别在P=0.01、P=0.05和P=0.1水平上显著相关，而摩尔体积、介电常数和膜-溶剂表面张力差与通量则没有显著相关性，说明在本文研究范围内，膜-溶剂溶解度参数差、粘度和溶胀度是影响PDPA膜通量的主要因素。通过回归分析，发现基于孔流机理的Hagen-Poiseuille模型和Jonsson模型能够很好描述醇类溶剂的传质过程。然而，非醇类溶剂的渗透过程不能用常见的五种传递模型描述，溶剂渗透不再是单一的孔流机理或溶解-扩散机理。
　　最后，研究了PDPA耐溶剂纳滤膜对罗红霉素/甲醇和罗红霉素/N，N-二甲基甲酰胺溶液的截留性能。结果表明:罗红霉素的截留率约为97％。和传统的罗红霉素提纯方法（减压蒸馏/重结晶）相比，PDPA耐溶剂纳滤膜分离技术具有更高的罗红霉素收率，是潜在的高效分离提纯罗红霉素新技术。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 耐溶剂纳滤技术

1．1．1 耐溶剂纳滤技术的发展

1．1．2 耐溶剂纳滤膜的分离特征

1．2 耐溶剂纳滤膜及其性能

1．2．1 耐溶剂纳滤膜的性能表征

1．2．2 耐溶剂纳滤膜的制备

1．2．3 耐溶剂纳滤膜材料

1．3 耐溶剂纳滤膜的传质

1．3．1 有机相纳滤过程主要传质模型

1．3．2 有机相纳滤传质机理的研究现状

1．4 耐溶剂纳滤膜的应用

1．4．1 在医药行业中的应用

1．4．2 在催化剂回收过程中的应用

1．4．3 其它领域中的应用

1．5 课题研究意义及内容

2 实验部分

2．1 实验原料及设备

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验设备

2．2 实验方法

2．2．1 PDPA均质膜的制备

2．2．2 PDPA膜的预处理

2．2．3 渗透和截留实验

2．2．4 溶胀吸附实验

2．3 分析方法

2．3．1 聚合物溶解度参数计算

2．3．2 接触角法测定PDPA膜的表面张力

2．3．3 红外光谱仪表征PTMSDPA和PDPA膜

2．3．4 液相色谱仪分析溶质浓度

2．4 统计学分析

2．4．1 相关性分析

2．4．2 回归分析

2．4．3 标准误差

3 结果与讨论

3．1 PTMSDPA和PDPA膜的红外表征结果

3．2 操作条件对渗透通量的影响

3．2．1 时间对渗透通量的影响

3．2．2 温度对渗透通量的影响

3．2．3 压力对渗透通量的影响

3．3 溶剂物性参数对渗透通量的影响

3．3．1 醇类溶剂物性参数对通量的影响

3．3．2 不同类型溶剂物性参数对通量的影响

3．3．3 影响通量主要因素的分析

3．4 PDPA耐溶剂纳滤的溶剂传递机理

3．4．1 醇类溶剂纳滤传递机理

3．4．2 非醇类有机溶剂纳滤传递机理

3．5 罗红霉素分离性能

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢