反相微乳液聚合制备AgCl/PMMA-Fl27有机-无机杂化膜及其在苯/环己烷体系的渗透汽化研究

摘要

本文选用聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO，F127)三嵌段共聚物作为表面活性剂，可聚合的甲基丙烯酸甲酯(MMA)为油相，通过反相微乳液及其聚合技术制备了包含纳米AgCl粒子的F127-PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）有机-无机杂化膜，用于苯／环己烷体系的渗透汽化分离，主要研究内容包括以下几个方面：
　　 1、F127/MMA/(H2O+NaCl)和F127／MMA/(H2O+AgNO3)微乳液体系最大增溶水量ωmax)及其稳定性的研究
　　 通过电导率法考察了微乳液体系ωmax及其稳定性，结果发现：(1)以F127作为乳化剂形成的F127/MMA/(H2O+NaCl)和F127/MMA/(H2O+AgNO3)微乳液只能是反相微乳液，并且其可控范围较窄；(2)F127浓度对反相微乳液体系的ωmax影响不大；(3)水相中NaCl浓度对F127/MMA/(H2O+NaCl)反微乳液体系的ωmax影响不大，而水相中AgNO3浓度对F127／MMA/(H2O+AgNO3)反微乳液体系的ωmax有较大影响。
　　 2、反相微乳液体系中AgCl纳米粒子的结构调控及表征
　　 纳米AgCl粒子的形成和粒径的变化与反相微乳液体系的增溶水量ω、盐的浓度(Csakt)以及F127的浓度(CF127)有关。实验采用紫外-可见吸收(UV-vis)光谱、透射电镜(TEM)分析了纳米AgCl粒子在反相微乳液体系中的形成及粒径变化规律。(1)与小分子表面活性剂比较，以分子量较大的F127作表面活性剂时，纳米AgCl粒子的形成、生长和凝聚需要较长的时间，制得的纳米AgCl粒子的粒径均小于10nm，粒径分布范围较窄。(2)随着微乳液体系中ω的增大，AgCl纳米粒子的平均粒径变大，粒子数目明显减少，但是当ω达到18以后，AgCl粒子的粒径略有下降，紫外可见光谱和TEM结果一致。(3)增加微乳液体系中的Csalt，有利于获得更多更小的纳米AgCl粒子。但是随着微乳液体系中的Csalt的进一步增加，在形成AgCl粒子的同时，也形成纳米Ag粒子。(4)随着微乳液体系中乳化剂的浓度增大，纳米AgCl粒子粒径和数目均增大。
　　 3、AgCl/PMMA-F127杂化膜的研制及其渗透汽化性能的研究
　　 利用微乳液聚合技术制备了AgCl/PMMA-F127均质膜和复合膜，采用扫描电镜(SEM)分析纳米AgCl粒子在杂化膜中的分布情况，分析结果显示：AgCl纳米粒子呈球状结构且均匀分散在杂化膜中，未出现明显的团聚现象，膜的致密性较好。复合膜对苯／环己烷体系的渗透汽化性能测试结果表明：当ω小于14时，随着微乳液体系中ω的增加，杂化膜的渗透通量和分离因子同时增大，当ω大于14时，杂化膜的分离因子开始减小；随着微乳液体系中Csalt和CF127的增加，杂化膜的分离因子表现出先增大后减小的趋势。
　　 论文研究表明，通过改变微乳液体系中ω、Csalt、CF127等因素可以调控生成的纳米AgCl粒子粒径和数量，从而改变AgCl/PMMA-F127杂化膜的结构形貌及渗透汽化分离性能。

目录

文摘

英文文摘

第1章 文献综述

1.1 引言

1.2 金属离子固载促进传递膜制备方法

1.2.1 聚合或共聚和法

1.2.2 化学接枝改性法

1.2.3 涂覆法

1.2.4 共混法

1.2.5 微乳液成膜法

1.3 影响金属离子固载促进传递膜分离效果的因素分析

1.3.1 金属离子和反离子的种类

1.3.2 分离体系的温度和压力影响

1.3.3 膜的厚度对扩散、渗透和通量的影响

1.4 金属离子在固载促进传递膜中的应用

1.4.1 在烯烃／烷烃分离中的应用

1.4.2 在环烷烃／芳香烃化合物中的分离

1.5 渗透汽化

1.5.1 渗透汽化膜分离的基本原理

1.5.2 渗透汽化膜的性能表征

1.5.3 渗透汽化膜过程的传质机理

1.5.4 渗透汽化膜分离的技术特占

1.6 存在的问题及发展趋势

1.7 本文研究思路

第2章 F127/MMA反相微乳液体系的稳定性研究

2.1 引言

2.2 试剂与仪器

2.2.1 试剂

2.2.2 实验仪器

2.3 实验部分

2.3.1 试剂的精制

2.3.2 反相微乳液的制备与电导率的测定

2.3.3 组分对反相微乳液体系的影响

2.3.4 体系局部相图的确定

2.4 结果与讨论

2.4.1 表面活性剂浓度对微乳液的影响

2.4.2 盐浓度及盐的种类对微乳液的影响

2.4.3 温度对反相微乳液体系的影响

2.4.4 体系局部相图的确定

2.5 本章小结

第3章 F127/MMA反相微乳液体系中AgCl纳米粒子的结构表征

3.1 引言

3.2 试剂与仪器

3.2.1 试剂

3.2.2 实验仪器

3.3 实验方法

3.3.1 反相微乳液体系的制备

3.3.2 纳米AgCl粒子的紫外可见光谱表征

3.3.3 纳米AgCl粒子的TEM表征的及粒径分析

3.4 结果与讨论

3.4.1 紫外可见光光谱分析

3.4.2 TEM结果分析

3.5 本章小结

第4章 有机-无机杂化膜的制备及渗透汽化性能测试

4.1 引言

4.2 试剂与仪器

4.2.1 试剂

4.2.2 实验仪器

4.3 实验部分

4.3.1 试剂的纯化

4.3.2 聚合物溶液粘度的测定

4.3.3 杂化材料及其膜的制备

4.3.4 AgCl/PMMA-F127杂化膜的SEM测试

4.3.5 AgCl/PMMA-F127杂化膜在环己烷／苯中的溶胀性能测试

4.3.6 AgCl/F127/PMMA-PES复合膜的渗透汽化测试

4.4 结果与讨论

4.4.1 聚合物粘度随时间的变化的结果分析

4.4.2 杂化膜SEM结果分析

4.4.3 杂化膜的溶胀吸附性能

4.4.4 AgCl/F127/PMMA-PES复合膜的渗透汽化性能测试

4.5 本章小结

第5章 结论与建议

5.1 F127/ MMA反相微乳液的稳定性研究

5.2 F127/MMA反相微乳液体系中AgCl纳米粒子的结构表征

5.3 有机-无机杂化膜的制备及渗透汽化性能测试

5.4 创新占

5.5 存在的问题与建议

参考文献

攻读硕士期间所发表的相关论文

致谢