PE-b-PEO嵌段共聚物的合成及其丁醇/水渗透汽化分离性能

摘要

丁醇不仅是优良的有机溶剂和重要的化工原料，也是一种很有前景的生物燃料。渗透汽化膜分离技术和ABE发酵过程耦合，能够提高发酵产率和过程的经济性，其工业应用在很大程度上取决于高性能膜材料的研发。本文结合负离子聚合方法和常压非催化加氢技术，合成聚乙烯-b-聚环氧乙烷嵌段共聚物(PE-b-PEO)，作为渗透汽化分离膜材料，研究其丁醇/水分离性能。
　　以正丁基锂为引发剂，三异丁基铝为添加剂，通过单体活化顺序负离子聚合方法合成聚丁二烯-b-聚环氧乙烷嵌段共聚物(PB-b-PEO)，然后采用对甲苯磺酰肼进行常压非催化加氢反应，得到聚乙烯-b-聚环氧乙烷嵌段共聚物（PE-b-PEO）。应用该方法合成了一系列窄分子量分布的PE-b-PEO嵌段共聚物，并用凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、氢核磁共振谱(1H-NMR)表征聚合产物的结构组成。结果表明，所制备的嵌段聚合物具有预定的结构，且分子量可控。
　　采用熔融法制备PE-b-PEO嵌段共聚物均质膜，研究共聚物的嵌段比和分子量对丁醇/水渗透汽化分离性能的影响，发现随PE聚合度增加，丁醇/水的分离性能降低，并且PE聚合度决定了嵌段共聚物膜的机械性能;随PEO聚合度的增大，丁醇/水分离系数增大。同时，以E1860EO45嵌段共聚物膜为对象，考察了原料液浓度、操作温度对PE-b-PEO共聚物膜的渗透汽化分离性能的影响。结果表明，随着原料液浓度的增加，渗透通量呈线性增加，分离系数下降;随着温度上升，PE-b-PEO膜的渗透通量和分离系数均增加，且温度对渗透通量的影响符合Arrhenius关系式。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 课题背景

1．2 渗透汽化技术

1．2．1 渗透汽化过程的特点

1．2．2 渗透汽化过程的传质机理

1．2．3 渗透汽化过程的影响因素

1．2．4 渗透汽化的应用

1．3 渗透汽化膜

1．3．1 渗透汽化膜性能的评价指标

1．3．2 渗透汽化膜材料的选择准则

1．3．3 渗透汽化膜的分类

1．4 丁醇优先透过渗透汽化膜的研究现状

1．5 聚环氧乙烷类嵌段共聚物的负离子合成方法

1．5．1 环氧乙烷的负离子聚合机理

1．5．2 聚环氧乙烷嵌段共聚物的合成方法

1．6 不饱和烯烃聚合物的加氢

1．6．1 不饱和烯烃聚合物的高压加氢

1．6．2 不饱和烯烃聚合物的常压加氢

1．6．3 加氢度的测定方法

1．7 课题的提出及研究内容

2 PE-b-PEO嵌段共聚物的合成及表征

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料及仪器

2．2．2 PE-b-PEO嵌段共聚物的合成

2．2．4 嵌段共聚物的表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 PB-b-PEO嵌段共聚物的合成及表征

2．3．2 PE-b-PEO嵌段共聚物的合成及表征

2．4 小结

3 PE-b-PEO嵌段共聚物膜的丁醇／水渗透汽化分离性能

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验仪器

3．2．2 PE-b-PEO嵌段共聚物均质膜的制备

3．2．3 热性能测试

3．2．4 机械性能测试

3．2．5 溶胀吸附实验

3．2．6 渗透汽化实验

3．3 结果与讨论

3．3．1 PE段聚合度的影响

3．3．2 PEO段聚合度的影响

3．3．3 原料液浓度的影响

3．3．4 操作温度的影响

3．4 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢