分散渗析用PVAnanO-TiO2杂化膜的制备及性能研究.pdf

摘要 摘要 有机一无机杂化膜具有优良的强度和柔韧性，热稳定和化学稳定性，并且能 够发展单一膜材料原先所没有的综合性能，因此在扩散渗析领域具有广阔的应用 前景。本文利用聚乙烯醇(PVA)与纳米二氧化钛(nano．Ti02)直接溶液共混的 方法制备了一系列杂化膜，并成功将其运用于NaOH／Na2W04体系的扩散渗析模 拟碱回收实验，并系统地研究了膜的结构和分离性能的关系。 本论文从以下几个方面进行展开： 1．原样nano．Ti02与预交联的PVA溶液共混成膜，膜的扩散渗析模拟实验探 究最佳的成膜条件。 首先研究了不同的热处理温度对杂化膜分离性能的影响并最终确定的热处 理温度为130℃，在该成膜条件下，制备了nano．Ti02添加质量分数分别为0％， SEM，TEM， 1％，2％，3％，4％，5％的PVA／nano．Ti02杂化膜。利用XRD， TGA，膜的机械性能测试，含水量及耐碱性测试等对膜的结构和性能进行了研究， 并利用NaOH／Na2WO。体系扩散渗析回收碱实验模拟了其分离性能。结果表明 nano．Ti02的加入，可以有效的提高膜的热稳定性，机械稳定性及耐碱性，杂化 膜扩散渗析实验表明适量的添加nano．Ti02可有效提高OH。的渗析系数并保持分 离系数在较高的水平。研究表明在nano．Ti02添加量为2％时膜的综合性能最好， 室温下的OH一渗析系数为0．0127m／h，分离系数为55．5。 表面引入磺酸基，然后与预交联的PVA溶液共混成膜。 SEM，TEM，TGA，元素分析，机 成功的接枝在nano．Ti02表面。利用XRD， 械性能测试以及耐碱性测试对杂化膜的结构和性能进行了表征。用 NaOH／Na2WO。体系扩散渗析实验模拟了其在回收碱中的分离性能。结果表明磺 化nano．Ti02的加入，能够提高膜的热稳定性以及扩散渗析过程中OH。的渗析系 数和膜的选择性，但杂化膜的机械稳定性及耐碱性稍有下降。进一步研究表明， 当磺化nano．Ti02添加量为3％时膜的综合性能最好，室温下的OH一渗析系数为 0．015m／h，分离系数为30．1。 万方数据 扩散渗析用PVMnaIlo-Ti02杂化膜的制备及性能研究 3．利用1，3．丙磺酸内酯对nano．Ti02进行表面修饰并与预交联的PVA溶液 共混成膜。 应用红外(FT-IR)，热重(TGA)和元素分析的表征表明1，3一丙磺酸内酯成功的 接枝在nano．Ti02表面。利用XRD，SEM，TEM，TGA，元素分析，机械性能 测试以及耐碱性测试对杂化膜的基本性能和结构进行了表征。应用 NaOH／Na2W04体系扩散渗析实验模拟了其在回收碱中的分离性能。结果表明磺 能够提高扩散渗析过程中OH。的渗析系数以及膜的选择性，但杂化膜的机械稳定 性及耐碱性稍有下降。进一步研究表明，当磺化nano．Ti02添加量为3％时膜的 综合性能最好，室温下的OH’渗析系数为0．0222m／h，分离系数为32．7。 表面磺化的nano．Ti02的引入能够提高膜的离子通量，一方面由于引入了可 交换基团磺酸基，提高了Na+的传递速率，PVA本身的羟基与OH。之间通过氢键 作用可形成OH’传递的辅助通道，因此膜的离子通量增加；另一方面是由于纳米 颗粒表面接枝磺酸基后亲水性提高，与PVA之间的相互作用可以显著提高nano． Ti02与聚合物基体之间的界面相容性，增加膜的致密度，阻碍了W042‘离子的传 递，提高了膜的选择性。 关键词：杂化膜nano．Ti02扩散渗析碱回收表面磺化 万方数据 A1bstract Abstract