PGS/PAM有机无机杂化物的制备及其分离二甲苯异构体的渗透汽化性能研究

摘要

渗透汽化膜用于分离有机/有机混合体系具有重要的节能和环保意义。本文制备了坡缕石(PGS)/聚丙烯酰胺(PAM)杂化材料作为渗透汽化膜用于分离二甲苯异构体混合体系。研究了膜材料与二甲苯异构体之间的相互作用及其对膜的渗透汽化性能的影响，并从渗透汽化的溶解扩散机理角度对膜的性能进行了讨论。 采用改性PGS和Ce4+作为氧化还原引发剂引发的原位插层聚合法得到了坡缕石/聚丙烯酰胺(PGS/PAM)杂化物。由1H-NMR和FTIR证明了PGS/PAM杂化物中(PGSΘ()NH3R)离子键的存在，由TGA和XRD进一步证明了杂化材料中无机物与高分子链之间相互作用的存在。 选取了五个不同无机含量的PGS/PAM杂化物(0、0.58、1.92、5.50、9.36wt％)制成渗透汽化膜用于分离二甲苯异构体混合体系。主要考察了无机含量、操作温度和料液浓度三个因素对杂化膜分离二甲苯异构体二元体系的渗透汽化性能的影响。发现，杂化膜的渗透汽化性能均优于纯的PAM膜，且在不同体系下无机含量为1.92wt％的杂化膜的分离因子均为最大，这不仅与杂化膜和料液的相互作用有关，也与膜的结构相关；在温度变化过程中，通量随温度的变化符合Arrhenius方程，通过对不同料液组成下的渗透活化能的研究发现，渗透活化能随组成的变化与该体系的控制因素有关；在p-/m-xylene体系，随料液组成的变化出现了选择性转变的情况，从溶胀扩散机理角度发现这种转变是由于控制因素的转变而引起的，究其根本原因则是二甲苯异构体之间的相互作用影响到料液与杂化膜之间的作用导致的。