HTPB审审PU渗透汽化膜其低浓度丁醇浓缩性能的研究.docx

浙江大学硕士学位论文 浙江大学硕士学位论文 摘要 摘要 渗透汽化技术作为一项具有发展前景的膜分离技术，已经成为人们研究的热 点。聚氨酯渗透汽化膜材料以其独特的结构和性能已广泛应用于有机物混合体系 的分离。根据渗透汽化膜分离的溶解扩散原理，徼相分离结构有利于被分离组分 在膜内的溶解扩散。为提高聚氨酯膜对水中有机物的分离性能，本文制备了 HTPB．PU膜和HTPB．VTES-PU膜，并考察了膜组成、微相分离结构对低浓度的 丁醇／水体系渗透汽化性能的影响。 实验首先采用两步法合成HTPB基聚氨酯并制得相应的渗透汽化膜 (HTPB．PU)。将制得的膜用于低浓度丁醇／水体系的分离，研究了不同软硬段比 例和不同操作温度对膜的渗透汽化性能的影响。DSC测试结果表明，HTPB．PU 膜存在两个玻璃化转变温度；透射电镜照片显示膜存在明暗相间的微区。因此， 该膜具有微相分离结构。用渗透系数和溶解度参数分析了丁醇和水在膜中的溶解 扩散行为。实验表明，提高硬段的含量层P-NCO／-OH比例增加时，膜的分离因子 提高，通量下降。当-NCOAOH=2时，膜的分离因子为42．8，渗透通量为38．1 g／m2h。 随着操作温度的升高，膜的渗透通量和分离因子均增加。 把VTES引入到HTPB基聚氨酯合成中，制备不同交联程度的VTES交联 HTPB基聚氨酯，并制得相应的渗透汽化膜(HTPB．VTES．PU)。将制得的膜也 用于低浓度丁醇／水体系的分离，研究了不同VTES添加量和不同操作温度对膜 渗透汽化性能的影响。DSC测试显示HTPB．VTES．PU膜具有三个玻璃化转变温 度，且在透射电镜照片上清晰地观察到三个相区的存在。因此，加入了VTES后， 膜微相相分离程度增加。通过渗透系数的计算，HTPB．VTES．PU膜对丁醇具有 良好的选择性能。渗透汽化实验结果显示，随着VTES添加量增加，膜的渗透通 量提高，分离因子下降。膜的渗透通量和分离因子随操作温度的变化趋势与 HTPB．PU膜的变化趋势相同。 关键词：HTPB．PU膜，HTPB．VTES．PU膜，微相分离，丁醇／水体系，渗透汽化 II 浙江大学硕士学位论文 浙江大学硕士学位论文 Abstract Abstract Pervaporation is a promising separation technique and becoming a research focus． For its unique s仰cture and property,polyurethane pervaporation membrane has already widely used in the separation of organic mixture．According to solution diffusion theory of pervapomtion,microphase separation structure is beneficial to the components dissolved and diffused in the membrane．As to improve the performance of pervaporation(PV)membranes，the HTPB—PU and HTPB．VTES．PU membranes were prepared and their pervaporation performance of butanol／water in dilute solution were investigated． Pervaporation membrane(HTPB—PU)was prepared by HTPB polyurethane which was synthesized by two steps．The HTPB·PU membrane Was applied in separation of dilute butanol solution．The effects of proportion of soft and hard segments and operating temperature on pervaporation membrane performance were investigated．As shown in DSC study,HTPB—PU membrane had two gl