小分子在聚离子膜中的扩散性能研究

摘要

渗透汽化是近年来发展起来的新型的液体混和物分离技术，被称为是最有发展前途的分离方法之一。本论文以聚乙烯醇为基材采用化学改性的方法，引入离子基团，合成了聚电解质渗透汽化膜材料：季铵阳离子聚乙烯醇、羧甲基取代阴离子聚乙烯醇、磺酸基取代阴离子聚乙烯醇、磷酸酯化阴离子聚乙烯醇。 选择不同取代度的阴、阳离子聚乙烯醇，采用溶液共混法制备了聚电解质复合物。并制备不同取代度的各种聚阴、阳离子膜。以乙醇/水、异丙醇/水、叔丁醇/水混合物为分离体系，进行了膜的溶解性能测定实验。考察了在不同浓度的醇/水溶液中不同聚离子膜的溶胀特性。 实验结果表明，经离子取代后的聚离子膜醇水溶液的溶解选择因子大于未经改性的纯PVA膜，且离子取代度的提高会使其溶解性能提高。随着溶液中醇质量分数的增加，PVA膜在溶液中的溶胀度呈现减小的趋势，当醇溶液中的水含量趋于零时膜的溶胀度也趋于零；而溶解选择因子随醇的质量分数的增大呈现出增大的趋势。在不同的醇溶液中的溶胀度顺序为：乙醇/水>异丙醇/水>叔丁醇/水，而溶解选择因子的大小的顺序依次是：乙醇/水<异丙醇/水<叔丁醇/水。 用溶度参数理论及Flory-Huggins理论与实验结果进行比较，结果显示实验值与理论计算值能够较好地吻合。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章绪论

1.1渗透汽化(PV)概述

1.1.1渗透汽化的基本原理及应用

1.1.2渗透汽化发展历史及现状

1.2渗透汽化膜材料

1.2.1玻璃态和结晶聚合物

1.2.2橡胶态聚合物

1.2.3聚电解质

1.3渗透汽化传质过程的理论

1.3.1溶解

1.3.2扩散

1.3.3影响渗透汽化的因素

1.4膜材料选择理论

1.4.1溶解度参数法

1.4.2定性亲憎水理论

1.4.3表面热力学法

1.4.4液相色谱法

1.4.5接触角法

1.4.6极性参数法

1.5聚乙烯醇的性质与改性

1.5.1聚乙烯醇的物理性质

1.5.2聚乙烯醇的化学性质与改性

1.6论文选题的立论、目的和意义

1.6.1研究意义

1.6.2本课题的主要研究内容

第二章实验部分

2.1原料与试剂

2.1.1实验药品与试剂

2.1.2实验仪器

2.1.3膜材料的制备

2.2聚离子PVA膜的溶胀实验

2.2.1溶胀度的测定

2.2.2双组分溶解选择因子的测定

2.3研究方案

2.4标定实验

2.5聚离子膜及不同料液溶度参数的计算

2.5.1计算方法

2.5.2溶度参数误差分析

第三章结果与讨论

3.1聚电解质膜材料的合成及性能

3.1.1聚电解质的合成

3.1.2所合成的聚电解质材料分析

3.2 PVA聚离子膜在不同醇溶液中的溶解性能

3.2.1 PVA聚离子膜在不同浓度的异丙醇溶液中的溶解性能

3.2.2 PVA聚离子膜在不同浓度的乙醇溶液中的溶解性能

3.2.3 PVA聚离子膜在不同浓度的叔丁醇溶液中的溶解性能

3.3 PVA聚离子膜在不同的醇溶液中的溶解性能

3.3.1 PVA聚离子膜在不同的醇溶液中的溶解实验

3.3.2 PVA聚离子膜在不同的醇溶液中的溶解性能小结：

3.4被分离体系在膜中的动态溶解过程

3.4.1 90％乙醇溶液在OA-PPVA膜中的溶解过程

3.4.2 95％乙醇溶液在膜中的溶解过程

3.5溶解理论的验证

3.5.1溶度参数理论

3.5.2 Flory-Huggins理论

第四章结论

对进一步工作的建议

参考文献

附录

致谢

研究成果及发表的学术论文

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