新型非对称荷正电膜的制备与表征

摘要

荷电膜是指内外表面上存在着固定电荷的膜。由于其分离过滤原理，除了中性膜的基于孔径大小的物理筛分之外，还有着独特的静电吸附和排斥作用。这就使得用大孔径膜吸附分离粒径较小的物质成为可能。而且可用其分离相对分子量相近而荷电性能不同的组分。另外，由于膜中引入了荷电基团，膜的亲水性得到加强，因而膜的透水量增加。同时由于同性相斥的电荷效应，膜的抗污染性也显著增强。又由于膜和溶液间的静电作用，溶液的渗透压降低，因此适于低压操作。所以说，荷电膜在透水、抗污染以及选择透过性等方面具有中性膜不具备的优势和用途。通过调节膜的孔径、荷电性质和荷电量可实现离子分离和化学反应，因此在资源回收、清洁生产、环境保护等领域越来越受到关注和重视。 由于商业利益的驱使，目前的研究多集中于荷负电膜。而荷正电膜的制备需要使用剧毒致癌物质氯甲醚，制备难度和成本都较大，因此至今国内外没有类似商品膜出现，研究者也很少。但对于许多工业的应用，如染料或生物大分子的分离和浓缩、阴极电泳漆废液的处理、药液和纯水中细菌内毒素的脱除等，荷正电膜的研究和开发是不容忽视的。 本论文共包括六章。是以溴化改性聚苯醚为成膜材料，将叔胺的有机溶液加入铸膜液中用相转化法制备了一系列非对称荷正电膜，探讨了制膜参数，如聚合物与荷电试剂的比例、荷电基团的种类、添加剂的种类及浓度，成膜材料的性质等，以及制膜条件对膜性能和其结构的影响。 第一章是绪论，对荷电膜的制备和分离机理作了简要的介绍，并对荷正电膜的研究现状进行了概括，然后对浸入沉淀相转化法制膜(包括成膜过程和膜性能的影响因素)以及聚苯醚的性质和在膜制各方面的应用等分别进行了介绍。最后提出本论文的设计思想和论文的主要工作。 第二章以三甲胺为例，将溴化聚苯醚的苄基与三甲胺直接在铸膜液中发生反应，得到含强碱性基团的铸膜材料，涂膜后置于乙醇中凝胶，获得荷正电的非对称膜。分别研究了溴化聚苯醚与三甲胺的比例、蒸发时间、添加剂LiCl在铸膜液中的浓度等对膜性能及其形貌的影响。结果表明，我们成功的制备得到非对称荷正电膜。 第三章到第五章分别讨论制膜参数及成膜条件对膜性能及其形貌的影响。 第三章是以聚乙二醇为添加剂来制备荷正电非对称膜。系统的考察了聚乙二醇在铸膜液中的浓度以及聚乙二醇的分子量对膜性能和形貌的影响。并结合铸膜液体系的动力学和热力学参数对结果加以合理的解释。 第四章分别制备了荷电基团是三甲铵基、三乙铵基、三丙铵基和三丁铵基的非对称膜。系统的考察了不同荷电基团对膜的渗透性、选择性、亲水性、孔径和孔径分布、荷电量以及膜的微结构等方面的影响。 第五章分别以不同苄基溴化度的聚苯醚和不同苯环溴化度(固定苄基溴化度为一定值)的聚苯醚为成膜材料，制备了一系列的非对称荷正电膜。系统的研究了聚苯醚的溴化位置和溴化度对膜性能，如水通量、亲水性、荷电量、微观形貌等的影响，并考察了该种膜对阴极电泳漆的脱除率。结果表明，通过调节合适的聚苯醚的溴化度和溴代位置，制备出的非对称荷正电膜可有效的用于阴极电泳漆废液的处理。 第六章是对全文的总结。通过前面的实验和理论分析，得出一些对非对称荷正电膜制备有意义的结论。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章新型荷正电非对称膜的制备与表征

第三章添加剂PEG的分子量及浓度对膜性能的影响

第四章荷电基团的种类对膜性能的影响

第五章溴化聚苯醚的溴化度和溴化位置对膜性能的影响

第六章全文结论

致谢

个人简历、发表的相关论文和专利