聚苯并咪唑(PBI)渗透汽化膜的研究进展.pdfVIP

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第34卷 第 5期 膜 科 学 与 技 术 Vo1.34 No.5 2014年 1O月 MEMBRANE SCIENCEAND TECHNOLOGY Oct.2014 聚苯并咪唑(PBI)渗透汽化膜的研究进展 夏玲玲 ,王 艳 (华中科技大学 化学与化工学院,武汉 430074) 摘要:聚苯并咪唑(PBI,polybenzimidazole)是一种高性能芳香族聚合物材料.由于具有突出 的耐化学性、热稳定性和机械性能,以及 良好的亲水性和可纺性,PBI成为一种很有前途的渗 透汽化分离膜材料.本文综述用于渗透汽化的PB1分离膜的研究进展,扼要介绍PBI渗透汽 化膜几种不同的形态,包括致密平板膜、单层中空纤维膜、双层中空纤维膜 以及混合基质膜,并 对不同形态的PBI膜进行对比;同时也阐述分析了交联、表面改性、共混、填充等多种改性方 法以及其对膜分离性能的影响.基于上述讨论,本文最后对PBI渗透汽化膜的发展方向和研 究前景进行 了总结. 关键词:PBI膜;渗透汽化分离;改性;膜形态 中图分类号:TQ028.8 文献标志码 :A 文章编号:1O07—8924(2014)05-0116-09 渗透汽化 (pervaporation)是利用液体混合物 料在高温 (~350℃)下稳定的机械性能使其作为 中各组分在膜中溶解扩散性能的不同而实现分离的 燃料电池的质子交换膜材料具有独特的优势.相 比 一 种技术.液体混合物在饱和蒸汽压下送入膜分离 其它质子交换膜材料,当操作温度 80℃ 到 180℃ 器与膜接触,渗透物组分在膜两侧的化学位梯度差 时,PBI膜仍显示出突出的热稳定性和操作稳定 的推动下选择性地透过膜,并在膜下游汽化以实现 性[8].同时,PBI拥有氢键的给体点和受体点 ¨9 , 分离.与精馏等传统分离方法相比,用渗透汽化技术 能够与某些官能团发生特定的相互作用El1,123,进而 分离液体具有选择性高、环境友好以及能耗低等优 可以有针对性地对PBI膜材料进行改性,提高膜在 点[1].有研究表明,在生物醇的分离应用方面,采 各个应用领域的性能.比如,利用 PBI的咪唑基与 用渗透汽化技术可节约高达 50 的能量_5]. 无机或者有机酸进行复合,可以有效的提高膜的质 与其它膜分离技术一样,渗透汽化分离技术的 子导电性Ⅲ1。 .除此之外,PBI还被广泛地应用于 核心在于膜材料,其结构和物理化学性质对分离效 其它各种膜分离领域,如反渗透 (RO)[】 引、纳滤 果起着决定性的作用.有较高应用价值的膜材料不 (NF)[。 、超滤 (UF)_28]、正渗透 (FO)[27,z9]以及 仅应具有 良好的渗透性和选择性,而且应该具有稳 气体分离_l3。’],在恶劣的操作环境下,其优势尤为 定的分离性能和较长的使用寿命_6].因此,寻找开发 明显.自20世纪 70年代 ,PBI开始被用作 RO膜和 性能优 良的渗透汽化膜材料一直是该领域研究的热 血液透析,相关的成果被 Brinegar和Model等进行 点. 了总结[ .到 80年代,Celanese公司的Bower PBI是一种高级的工程塑料,玻璃转化温度为 等发明了N取代 (碳化乙烯修饰)的PBI膜并用于 417℃[7].由于具有突出的热稳定性、化学稳定性和 RO和UF领域 。.2006年,人们研发出对二氯苄 机械稳定性,PBI材料 自被Celanese公司首次开发 交联的PBI纳滤膜_3,目前已经被应用于从水中脱 以来就受到了广泛的关注[7].在膜分离领

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