金属络合交联聚酰亚胺基的超薄复合膜的制备及有机溶剂纳滤应用

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:z814521
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
有机溶剂纳滤(OSN)是压力驱动的,用于从有机溶剂中分离分子量为200-1000g/mol溶质的膜分离过程。传统的以聚酰胺(PA)作为选择层的薄膜复合(TFC)膜是目前OSN膜的主要类型,对于TFC OSN膜来说,在有机溶剂中具有良好的耐溶剂性能是能维持其在实际工业中稳定运行的前提,PA选择层通常在大部分有机溶剂中具有很好的耐受性因而可以满足在OSN应用中的稳定性需求,但是基膜的耐溶剂性能也是决定TFC膜在OSN实际应用的重要因素。通常对聚合物基膜进行化学交联可以提高其耐溶剂性和性能稳定性。然而,由于聚合物链的收紧形成更致密的微观结构,往往导致渗透通量的降低。到目前为止,通过化学交联来有效权衡OSN膜的渗透性与选择性还是亟需解决的问题。为此,本论文采用金属离子络合交联来提高聚酰亚胺(PI)基膜的耐溶剂能力。研究了金属离子络合交联对PI基TFC OSN膜的渗透性与选择性的影响,为金属离子交联的聚合物用于OSN领域提供了新的思路。首先,开发了一种新型的Ca2+络合交联PI基TFC膜。PI膜首先在碱凝固浴中部分水解,得到含羧酸根离子的聚酰胺酸盐。而且部分水解的PI层的进一步刻蚀可以有效地调节基膜的孔径,从而得到优化的微观形貌,获得更高的渗透通量。随后Ca2+基于水解PI膜中的羧酸根离子的络合作用形成的交联结构能进一步提高膜的耐溶剂性能和亲水性。探究了碱凝固浴时间,Ca2+交换以及后续溶剂活化这些影响因素。经过条件优化后的TFC膜打破了传统TFC OSN膜渗透性与选择性之间的权衡效应,显示出优异的分离性能。其次,金属离子交联在提升基膜和选择层之间的界面稳定性中得到了应用。由于Fe3+通常具有很强的络合能力,其能与单宁酸、植酸等小分子形成稳定的络合物,所以本工作中选用Fe3+离子作为整体金属离子交联剂展开研究。将以碱凝固浴的PI基TFC膜用Fe Cl3的乙醇溶液进行后处理交联,克服了Fe Cl3的水溶液具有的强酸性对膜的破坏,得到Fe3+整体络合交联PI基TFC膜。通过化学表征证实了Fe3+能与碱处理后的PI基膜和PA选择层之间形成络合作用。与Fe3+部分络合交联PI基TFC膜相比,Fe3+整体络合交联PI基TFC膜有着更好的OSN性能。探究了Fe3+浓度对TFC膜分离性能的影响,结果可以发现Fe3+浓度的不同,对膜表面亲疏水性、表面形貌等影响程度也不同,从而导致TFC膜有着不同的OSN性能。优化后的TFC膜在大多数有机溶剂中有着很好的稳定性,在醇类溶剂中也有着良好的分离性能。
其他文献
近年来,随着半导体照明技术的快速发展,白光发光二极管(White Light-Emitting Diode,WLED)因体积小、效率高、能耗低、寿命长和环境友好等诸多优点,被认为是继白炽灯、荧光灯和节能灯后的第四代照明光源,具有广阔前景,并已广泛应用于照明、显示和医疗等领域。目前其商用最广泛的实现方法是蓝光LED芯片搭配YAG(Y3Al5O12)荧光粉制备荧光粉转换白光LED(phosphor-c
近年来,有机太阳能电池由于其质量轻、机械柔性好、易大面积印刷等优点引起了科研人员的广泛关注。阴极界面层是有机太阳能电池中的重要组成部分,对器件性能有着极其重要的影响。水/醇溶性的有机材料是常见的阴极界面材料,但是这类材料中含有的部分基团,如胺基(-NH2),具有很强的化学反应活性,与高效率的非富勒烯受体材料以及导电高分子聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)不兼容。本文
近年来,我国社会经济高速发展,国家产业结构不断深入调整。推动水电合理开发,将有效保障我国清洁电力供给,全方位地推进能源结构改善和社会经济的发展。根据“十三五”规划,截至2020年,我国水电总装机容量达到3.8亿k W,在如此庞大的体量之上,对我国丰富的水能资源进行深度挖据并加以利用,提高水资源的利用效率对于确保能源供应的稳定化和经济化具有重大意义,也成为了水电工作者的研究重点。随着水电开发的大规模
随着可穿戴设备、智能机器人、生物医疗等领域近年来的飞速发展,柔性传感器由于其相对于刚性传感器具有可延展、可弯曲等优良性质而受到广泛关注,至今形成了一个至关重要的领域,同时也取得了一系列的重要突破和进展。其中,触觉传感器这种感知普遍的机械作用的柔性传感器,由于其工作原理相对简单的特点,更是成为研究的热点。研究和应用的深入对传感器工作性能的要求越来越高。而提高触觉传感器工作性能的主要方法之一是加工微结
由于人类的活动,大气中二氧化碳(CO2)浓度逐年增加,引发了一系列全球气候及环境问题。采用CO2作为碳源,通过CO2催化加氢的方式,不仅可以减少温室气体的排放,还可以将CO2转化为高附加值的化学产品,具有重要的战略意义。甲醇在CO2加氢的众多产物中具有独特的优势,但由于CO2加氢制甲醇的反应热力学限制,需要开发高效的催化剂。本文对In2O3催化剂进行改进和优化,向In2O3体系中引入Co元素,合成
有机太阳能电池具有机械柔性优异、可印刷涂布等优势,是近年来的研究热点。光活性层是有机太阳能电池的核心部分,其化学性质和成膜行为将直接影响有机太阳能电池的效率及稳定性。本文以非富勒烯光活性层为研究对象,研究了非富勒烯活性层在涂布过程中常引入的酸、碱环境下的化学稳定性;然后,针对活性层薄膜在刮刀涂布中常见的膜层分布不均匀的问题,提出了一种稀释溶液进行多次刮涂的解决方案,主要结果如下:首先,对于非富勒烯
丹江口水库位于汉江中上游,横跨鄂、豫两省,是我国南水北调中线供水工程的水源地,丹江口水库的供水有效缓解了我国北方水资源短缺的局面。深入研究丹江口水库未来的入库径流,对于水库防洪和兴利调度以及保证南水北调的供水安全极为关键。本论文以丹江口水库为研究对象,分析了丹江口水库入库径流特性和演变规律。在此基础上,建立了多元线性回归模型(MLR)、人工神经网络模型(ANN)、随机森林回归模型(RFR)、支持向
物联网的兴起促进了信息技术的进步以及智能移动设备的发展,但大量的敏感信息在智能平台上传播,对个人隐私及信息造成了重大的安全隐患。传统的硬件加密方法依赖于存储在非易失性存储器中的数字密钥,容易受到侧信道攻击等物理攻击,存在密钥泄漏的风险,而施加保护电路则大大增加了硬件成本。因此轻量级的物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function,PUF)作为一项新兴的硬件信息安全技术引
我国经济不断发展,电力需求持续增加,随之带来的短路电流超标问题迫切需要得到解决。装设超导限流器是限制短路电流的有效措施,磁通约束型超导限流器凭借高耦合、低损耗的并联电感线圈,能快速响应投入阻抗进行限流,可有效降低对线路断路器的容量要求,确保短路故障被可靠切断。为推进磁通约束型超导限流器的实际应用,需分析研究该型限流器的各项工作特性,并对该型限流器的性能表现进行实验验证。本文在调研超导限流器研究现状
超表面是具有亚波长厚度的超材料,具有优异的光场调控特性,能够对入射光的相位、振幅及偏振态等进行调控,同时,超表面较小的尺寸便于小型化与集成化。早期超表面吸收器一般采用金属材料制作,通过设计不同的金属结构可以得到单带或多带的吸收特性,但是,金属材料的沉积与CMOS工艺不兼容,而且器件吸收区域大多位于金属材料中,这些特点限制了其进一步的应用。在近红外波段现有的传感、探测等器件中,响应度是一个重要的性能