（高分子化学与物理专业论文）亲水性ipn膜的渗透蒸发性质研究.pdf

摘要 用光化学交联剂4 ，4 - 双叠氮芪一2 ，2 。二磺酸钠( d a s ) 和化学交联剂戊二醛对 聚乙烯眦咯烷酮聚乙烯醇( p v p p v a ) 共混膜及聚乙烯吡咯烷酮壳聚糖( p v p c s ) 共混膜进行交联，制备出具有较好分离性能的互穿网络( i p n ) 膜。适用于有机溶 剂混合物的脱水或分离。本论文系统研究了上述i p n 膜用于t h f 醇、t h f 水、醇 水和酮水混合物分离的渗透蒸发性质，以及水合作用对膜的分离性能的影响等。 研究结果表明，用光化学交联制备的p v p p v a 互穿网络膜是一种高选择性亲 水性渗透蒸发膜，特别适用于t h f 的脱水。用不同组成的p v p p v a 膜处理9 5 的 t h f 水溶液，渗透液中的水含量可高于9 5 。渗透液通量随着p v p 在i p n 膜中含 量的增加而增加。但是实验发现，这类膜虽然对无水t h f 也有很高的渗透性，其 渗透通量可高达1 0 0 0 9 。+ m - 2 以上，但只要溶液中含有少量水，t h f 的渗透通量就 会急剧下降。当溶液中水含量为1 w t 时，t h f 的通量下降至u 2 3 9 + h “+ m 。2 以下， 而渗透液中的水含量高于8 0 w t 。上述结果表明，这类p v p p v a 膜的亲水性是水 对聚合物膜中的活性基团发生水合作用的结果。通过改变膜的组成可以发现， i p n 膜中p v p 的含量越高，水的影响就越显著。红外光谱的结果表明羰基的特征 吸收峰在少量水的存在下发生红移，由此可以推断，上述水合作用主要是水对 p v p 中的羰基的作用。本文同时运用f t i r - a t r 方法测定了t h f 水混合液在 p v p p v a 膜中的扩散系数，结果表明t h f 在膜中的扩散系数也随着溶液中水含量 的增加而减小。以上的实验结果表明，水与亲水聚合物的相互作用是影响亲水膜 的渗透汽化分离性能的主要因素。 p v a p v p 互穿网络膜对t h f 水混合物的脱水有十分优异的分离性能，但对 t h f 甲醇混合物的分离就比较差。这也是由于甲醇对羰基的溶剂化作用较弱的 缘故。 同p v p p v ai p n 膜相比，p v p c si p n 膜对t h f 水体系的通量更大，对乙醇 水体系的稳定性更好，但这种膜对丙酮水体系的选择性稍差。 关键词：d a s ，p v p p v ai p n 摸，p v p c si p n , 膜，渗透蒸发水合分子，a t r ，扩散系数 a b s t r a c t t w on o v e l i n t e r p e n e t r a t i n gn e t w o r k ( i p n ) m e m b r a n e so fp v a p v pa n d p v p c sc r o s s l i n k e db yc h e m i c a lc r o s s l i n k i n ga g e n t g l u t a r a l d e h y d ea n dw a t e rs o l u b l e p h o t oc r o s s l i n k i n ga g e n t4 , 4 - d i a z o s t i l b e n e 一2 ，2 - d i s u l f o n i ca c i dd i s o d i u ms a l t ( d a s ) w e r ep r e p a r e da n dt h em e m b r a n ep e r f o r m a n c ei nt h es e p a r a t i o no fs o m eo r g a n i c s o l v e n t sa n dd e h y d r a t i o no fo r g a n i c s b yp e r v a p o r a t i o nw e r ei n v e s t i g a t e d t h e s e m e m b r a n e sw e r e a p p l i e d t o p e r v a p o r a t i o n o f t h f m e t h a n o l ，t h f w a t e r , e t h a n o l w a t e ra n da c e t o n e w a t e rs y s t e m s t h es w o l l e np r o p e r t i e so fm e m b r a n ew e r e a l s oi n v e s t i g a t e d t h er e s u l t si n d i c a t et h a tp v p p v ai p nm e m b r a n ei s a h i g h s e l e c t i v e h y d r o p h i l i cm e m b r a n e ，e s p e c i a l l yi nd e h y d r a t i o no f t h f a f t e rp e r v a p o r a t i o no f9 5 t h f a q u a t i cs o l u t i o nw i t hv a r i e dc o m p o s e d p v p p v am e m b r a n e s ，t h ew a t e rc o n t e n t s o f p e r m e a t ew e r ea l lh i g h e rt h a n9 5 ，a n dt h ef l u xw e n tu pa st h ei n c r e a s i n go f p v p c o n t e n ti nt h ei p nm e m b r a n e s b u ti tw a sa l s of o u n d ，a l t h o u g ht h ea n h y d r o u st h f h a dh i g hf l u xi nt h i sm e m b r a n e ，w h i c hw a sa b o v e10 0 0 9 + h q * m ，i tw o u l dd e c r e a s e s h a r p l y i fo n l yt h e r ew a sl i t t l ew a t e ri nt h em i x t u r e w h e nt h ew a t e rc o n t e n tw a s l w t ，t h ep a r t i a lf l u xo f t h f w o u l db el o w e rt h a n2 3 9 + h - 。+ m 。，a n dt h ew a t e rc o n t e n t o f p e r m e a t ew a sh i g h e rt h a n8 0 w t t h ea b o v er e s u l t st o l d u st h a tt h eh y d r o p h i l i c p r o p e r t yo fp v p p v am e m b r a n ew a st h ec o n s e q u e n c e so fh y d r a t i o nb e t w e e nw a t e r a n da c t i v eg r o u p so f p o l y m e r i tw a sa l s of o u n dt h a tt h ei n f l u e n c eo f w a t e rc o n t e n t w a sm o r er e m a r k a b l ei ft h ep v pc o n t e n ti nt h em e m b r a n ew a s h i g h e r t h e c h a r a c t e r i s t i ci n f r a r e dp e a ko f c a r b o n y lg r o u ps h i f t e dt o w a r d sl o w e rw a v en u m b e r i f t h e r ew a sl i t t l ew a t e ri nt h em e m b r a n e s ow ep r o p o s e dt h eh y d r a t i o ns t r u c t u r ew a s f o r m e db e t w e e nw a t e ra n de a r b o n y lg r o u p so fp v p w ea l s om e a s u r e dt h ed i f f u s i o n c o e f f i c i e n t so ft h f w a t e rm i x t u r ei np v p ，p v am e m b r a n eu s i n gf t i r a t r a n dt h e t h fd i f f u s i o nc o e f f i c i e n td e c l i n e da st h ew a t e rc o n t e n tr i s i n gi nt h em i x t u r e g i v e n t h er e s u l t so fp e r v a p o r a t i o na n da t r ，i tc o u l db ec o n c l u d e dt h a tt h ei n t e r a c t i o n b e t w e e nw a t e ra n dp o l y m e r ss h o u l db ea c c o u n t e df o rt h ea l t e r a t i o no f h y d r o p h i l i c i i m e m b r a n e p r o p e r t i e sm a i n l y t h o u g hp v p p v ai p nm e m b r a n eh a de x c e l l e n t s e p a r a t i o np r o p e r t i e s t o t h f w a t e r , i t ss e l e c t i v i t yt om e t h a n o lw a s n o t t o os a t i s f y i n g ，b e c a u s et h es o l v a t i o no f m e t h a n o lt oc a r b o n y lg r o u pw a sw e a k e r c o m p a r i n g t op v p p v ai p nm e m b r a n e ，p v p c s1 p nm e m b r a n e h a sm o r e f l u xt ot h f w a t e rs y s t e m a n dm o r es t a b i l i t y t oe t h a n o l w a t e rm i x t u r e ，b u tl e s s s e l e c t i v i t yt oa c e t o n e w a t e r k e yw o r d s ：d a s ，p v p p v a i p nm e m b r a n e ，p v p c si p nm e m b r a n e ，p e m p o r a t i o n h y d “t e d m o l e c u l e s ，a t r ，d i f f u s i o nc o e f f i c i e n t i i i 第一章绪论 第一章绪论 1 1 渗透蒸发及亲水性渗透蒸发膜 1 1 1 渗透蒸发( p v ) 1 1 1 1 渗透蒸发的特点 渗透蒸发( p e r v a p o r a t i o n ，简称p v 。下同。也有人译为渗透气化或全蒸发) 是膜分离中的后起之秀，它是利用液体混合物中组分在膜中溶解度与扩散系数的 差别，通过渗透与蒸发，将组分进行分离。渗透蒸发最早是在上个世纪5 0 年代 后期由b i n n i n g 及其同事提出的，7 0 年代初，渗透蒸发逐渐引起了人们的注意， 并进行了基础和实用化的研究。 渗透蒸发与其他膜分离方法相比，具有以下些特点： ( 1 )适用于共沸或近沸点物溶液体系的分离，以及含有少量易挥发组分 溶液的分离，渗透液纯度高且不易被稀释。由于渗透蒸发法在混合物的分离过程 中只是将其中含量少的组分汽化，从而更合理地使用能源，与传统的共沸法相比， 大大的降低了能耗，自然会引起工业界的强烈兴趣。 ( 2 ) 对极性不同的混合溶液体系，与膜极性相近的成分具有好的选择透过 往；对同系物溶液体系，分子量大的具有好的分离率和低的透过速率：对同分异 构物溶液体系，溶质分子断面积大的有较好的分离率。 ( 3 ) 通过在流出侧抽真空，可以获得很高的通量。 ( 4 ) 分离率与膜的厚度无关。 1 。1 1 2 渗透蒸发分离的历史和现状 b i n n i n g 及其同事曾试图将渗透蒸发用于工业过程，然而没有成功。在对有 撞霉土擎硕士论文 完成日期：2 0 0 2 年6 月 第1 页 第一章绪论 机溶剂的脱水过程开发出了特定的复合膜之后，才使得渗透蒸发分离可与其它分 离方法竞争“1 ，从而引起了广泛的重视。 目前，渗透蒸发的研究重点是高性能的分离膜的研制和膜分离机理的理论研 究。分离对象以问分异构体和结构相近的化合物居多。最大的研究热点集中在乙 醇，水体系的分离【l 。结构相近的有机物分离中包括环己烷，环己酮环己醇的分 离【7 】二氯乙烷，三氯乙烯的分离嗍等。已尝试的膜材料有多种。如聚乙烯醇【9 】 聚酰亚胺，聚二甲基硅氧烷【i l j 等。除常见的同分异构体和相近结构化合物的 分离外，芳香族鹰 ，烷烃，醇硅氧烷，醇等体系也逐步成为p v 磺究的对象。此外 渗透蒸发还用于甲苯辛烷，乙烯基醇胰烷，戊烷甲烷，乙醇以皖烃等的分 离。 1 1 2 亲水性渗透蒸发膜 渗透蒸发膜可以是多孔膜，也可以是致密膜，可以是有机膜，也可以是无机 膜，可以是对称膜，也可以是不对称膜。 渗透蒸发的实质是利用高分予膜的选择透过性来分离液体混合物，因此膜材 料本身对分离性能起着决定作用。根据膜的选择透过性，渗透蒸发膜可以分为亲 水性和亲油性两大类。前者为水优先透过膜，主要用于从有机溶剂中脱除水分； 后者为有机溶剂优先透过膜，主要用于从溶液中脱除有机物或用于有机物的分 离。亲油膜由于其分离系数和通量不高或成本昂贵而应用不广，所以目前工业上 已经商品化的膜多为亲水膜。常用的亲水膜材料有聚乙烯醇“”，壳聚糖“，乙酸 纤维素1 ，纤维素m 1 ，聚丙烯酸1 ，赛璐玢及高分子离聚物( 如n a f i o n 叫”，磺 化聚乙烯1 等) 。 l _ 1 2 1 聚乙烯醇( p v a ) 膜及其改性 水优先透过渗透蒸发膜材质的研究，目前集中在两个方面，即具有亲水基 团的高分子及高分子聚电解质。p v a 作为最广泛研究的亲水性膜材料，很多研究 者对它进行改性，试图得到有较好工业应用前景的分离膜。 握旦土擎硕士论文 完成日期：2 0 0 2 年6 月 第2 页 第一章绪论 a 原料性质的影响 聚乙烯醇是一种部分结晶的水溶性高聚物，分子链上含有大量的羟基与水有 很强的相互作用，用于有机水溶液分离时对水有很高的选择性，是亲水高聚物膜 的代表之一。p v a 具有良好的成膜性和耐溶剂性( 大多数有机溶剂，如酯、醚、 酮、烃及高级醇，对p v a 很少甚至不发生作用) ，形成的膜又非常强韧，耐撕裂。 因而是目前普遍使用的渗透蒸发膜分离材料”42 。由于p v a 是一种半结晶高聚物， 具有十分规整的聚集态结构，这就使得膜在具有良好的稳定性和机械强度的同 时，膜的渗透性很差，通量很低，影响了它的实用价值。因此需要通过对p v a 膜的改性来改善膜的渗透性。 研究结果表明，聚乙烯醇的分离效果同聚乙烯醇的醇解度和结晶度有关。聚 合物中残留的乙酰基含量越低，膜对水的选择性就越好。因此一股需选用高醇解 度的p v a 。结晶对提高膜的机械强度和膜在溶液中的稳定性是有利的。但是由于 晶区中分子链的排列非常规整，溶剂分子不能透过，过高的结晶度会使膜的渗透 性能变差。因此必须适当控制聚乙烯醇的结晶度。 b p v a 的共混交联改性 通过将p v a 和其它亲水性非晶高分子共混是常用的改性方法之一，相容高分 子合金的机械性能、热力学性质等可通过改变各组分的比例来调节。”。p v a 能同 大多数亲水商聚物完全相容，通过共混改性可以适当降低p v a 的结晶度，提高膜 的通量。交联也是p v a 目前日趋采用的改性方法。通过p v a 同其他亲水性聚合物 的共混可以大幅度的提高膜的渗透性，然而这些研究大都是以牺牲膜的选择性 为代价的。这是因为亲水性聚合物常常会破坏聚乙烯醇膜的结晶结构，使膜在被 研究的有机水溶液体系中稳定性下降，造成膜的分离系数的降低。如环糊精p v a 共混膜”用于乙醇水溶液分离时，能使通量明显提高，但选择性却下降了。解决 的途径之一是将共混膜的各组份进行交联以提高对溶剂的稳定性使膜的渗透性 的提高不会导致选择性的明显下降。化学试剂、热、光和高能辐射都能使聚乙烯 棋旦火擎硕士论文 第 完成日期：2 0 0 2 年6 月 3 页 第一章绪论 醇交联。但在实验室和工业上经常采用的化学交联的方法。常用的交联剂有多元 酸( 如马来酸) 、多元醛( 如戊二醛) 、多元醇( 如丙三醇) 及环氧化合物( 环氧 氯丙烷) 等。适度的交联能提高膜的稳定性，有利于选择性的改善，但是如交联 度过高也会使膜的渗透性有所下降。此外。大多数化学交联都需要在高温条件下 进行，致使聚乙烯醇的结晶度在交联过程中增高，影响了膜的渗透性。因此交联 剂的选择和交联条件的控制十分重要。 1 1 _ 2 2 聚乙烯吡略烷酮( p v p ) 膜及其改性 a 聚乙烯吡咯烷酮膜的性质 聚乙烯吡咯烷酮( p v p ) 是一种亲水性非晶高聚物，p v a p v p 共混膜具有很好 的相容性“。但是简单共混制得的膜也存在着共混膜所具有的共同缺陷，即膜通 量的提高伴随着选择性的下降。此外，由于p v a 、p v p 均为水溶性高聚物，共混 膜结晶度的下降，使膜在溶液中的稳定性和机械强度下降，完全丧失了应用价值。 常用的方法是对共混膜进行交联处理。p v p 的交联方法在文献中鲜有报道，近年 来，采用双叠氮化合物4 ，4l 双叠氮氐一2 ，2 ，_ 二磺酸钠( d a s ) ”对p v p 进行交 联，获得了很理想的效果。p v p 和d a s 组成的感光性高分子材料是目前国内外 广泛使用的一种光致抗蚀剂，具有很好的热稳定性。 b p v p p v a 的共混交联 用d a s 对不同组成的p v a z p v p 共混膜进行交联时，膜的溶解度却随着共混 膜中p v a 含量的增加而增加，纯p v a 膜经d a s 处理后，几乎全部溶解，说明 d a s 不能使p v a 交联。这与p v a 被辐照时常发生分子链断裂，体系粘度下降的 事实是一致的。因此，仅仅使用d a s 一种交联剂不能使共混膜中的二组分同时 交联起来。对共混膜中的p v a 必须采用其它交联剂。为此我们采用了d a s 戊 二醛混合交联剂，以便对共混膜中的不同组分分别进行交联，使其形成i p n 结 构，来提高共混膜的稳定性。结果表明，经混合交联剂处理的共混膜，特别是 横霉太擎硕士论文 完成日期：2 0 0 2 年6 月 第4 页 第一章绪论 p v a 含量高的共混膜，在热水中的溶解度显著下降。不管共混膜的组分如何变 化，它们在热水中的溶解度均低于2 0 w t 。说明采用混合交联剂确实能使共混 膜中的两个不同组分有效的交联起来，从而使共混膜的稳定性大大得到改善。 1 1 2 3 壳聚糖( c h i t o s a n ) 膜及其改性 a 壳聚糖膜的性质 壳聚糖( c h i t o s a n ，简称c s ) 是天然高分子甲壳素的脱乙酰化产物，为最 常见的用于制备亲水膜的材料中的一种。由于其来源丰富，成膜性好，且主链上 含有氨基、羟基等活性基团，易于改性，从而受到广泛的重视。然而由于纯 c s 膜的渗透性也不是太好，因此也必须对其进行改性来提高膜的通量。 b 壳聚糖膜的改性 由于壳聚糖能同大多数亲水高聚物完全相容，所以可通过与其它亲水性聚合 物共混来改性。有人用壳聚糖p v a 共混膜。“用于乙醇水溶液分离，取得较好结 果；也有人将壳聚糖与羟乙基纤维素。”或聚砜。共混来改性。但共混也带来了同 样的问题，即膜的耐溶剂性常常不佳，寿命较短。所以交联或者先共混再交联就 成为更好的选择。已报道的用于交联壳聚糖的方法有多元酸交联”、多元醛。“ 交联以及醚。3 交联等。由于戊二醛廉价易得且交联条件较温和，所以应用较多。 在本论文中，我们用p v p 和壳聚糖共混，并且采用d a s 和戊二醛分别交联， 制得了p v p 壳聚糖i p n 膜。 1 2 水合作用对亲水性渗透蒸发膜性能的影响 亲水膜被大量应用于有机溶剂的渗透蒸发脱水“3 ，大量的实验已经证明， 溶液在致密膜中的渗透汽化是一个溶解一扩散过程”“，膜对溶剂的分离性能取决 于膜材料同溶剂的相互作用。对亲水膜而言主要是膜同水分子间的相互作用，因 覆算太擎硕士论文 完成日期：2 0 0 2 年6 月 第5 页 第一章绪论 此聚合物和水的相互作用一直是人们研究的重点”2 。 许多作者通过d s c “删等方法研究了溶解在亲水聚合物中的水的热力学性 质，发现它们显示了与自然界的游离水不同的性质。根据水的熔点的变化， h a t a k e y a m a ”1 认为水在聚合物中存在三种不同的结合状态：键合非晶水 ( n o n f r e e z i n gw a t e r ) 、键合结晶水( f r e e z a b l eb o u n dw a t e r ) 和游离水( f r e e w a t e r ) 。在高聚物中吸附的键合非晶水即使冷却到一1 0 0 。c ，也不能结晶；键合结 晶水只能在低于水的冰点的温度下结晶；唯有游离水才能在正常的冰点下( o o c ) 结晶。造成水的上述反常行为的原因可能是由于毛细管冷凝作用、高分子链段的 笼蔽效应( c o n f i n e m e n t ) 或水分子同亲水聚合物极性基团间的强相互作用等 ”“”1 。其中分子间氢键的相互作用可能是造成水在亲水高聚物中存在不同状态的 主要原因。这也是将这部分因氢键作用而发生性质改变的水称之为键合水的原 因。这种划分对于进一步认识水和膜的相互作用很有帮助。 亲水聚合物结合水的能力与聚合物的性质和聚集态结构有很大关系”。”3 。 t a k i g a m i ”发现键合水含量会随着膜中亲水基团的增多而上升，h a t a k e y a m a ” 也报道键合非晶水含量的增加和亲水基团的增多有关。 除了水的性质的改变外，当聚合物中吸收了一定量的水分后，聚合物的聚集 态结构和许多与此相关的物理化学性质，如结晶度和t 。也会发生明显的变化。 由于水对亲水性高聚物有很好的增塑作用”“，使聚合物链的活动性增加。结果， 造成溶剂分子在聚合物中的扩散性或渗透性等发生改变”“，所以也会对膜的分离 性能造成影响。h a t a k e y a m a “”发现在非交联膜中，键台非晶水含量的增加会导致 膜对水的分离因子的上升。但s u d o h ”3 3 发现，对于交联膜，键合水的减少会导致 膜对水的分离因子的上升。 由于水的增塑作用，在大多数情况下，亲水聚合物都会产生不同程度的溶胀， 使溶剂在聚合物中的扩散速度增加，并且使膜的通量有较大改善。但是如果聚合 物膜的溶胀度太高，有机溶剂在膜中的扩散系数也会大大增加，在这种情况下， 膜的选择性会有所下降。因此水对聚合物膜分离性能的影响是十分重要的。 我们将p v p p v a 互穿网络膜用于t h f 的渗透蒸发脱水，实验结果表明，系统 中的微量水会对膜的分离性能产生巨大的影响。无水t h f 在该膜中有很高的渗透 通量，达到了1 0 0 0 9 * m 2 丰h 。以上，但只要料液中含有少量水，t h f 的通量就会随 虞旦史擎硕士论文 第 完成日期：2 0 0 2 年6 月 6 页 第一章绪论 着水含量的增加丽急剧下降。当料液中水含量为1 w t 时，t i f 的通量下降到 1 0 0 9 * m 。2 木h 1 以下，而渗透液中的水含量高于8 0 w t 。通过改变膜的组成发现，i p n 膜中p v p 的含量越高，水的影响就越显著。说明水分子和膜中的不同组分之间具 有不平衡的相互作用。 渗透蒸发是一个十分复杂的过程，涉及到溶液组分的相互作用，膜组分的相 互作用及溶剂和膜之间的相互作用；主要是物理变化，也有可能出现化学变化； 各种外部因素也会对渗透蒸发产生很大的影响。目前；渗透蒸发膜的研究主要集 中在亲水膜，而亲水膜主要应用于有机溶剂的脱水。虽然有很多人在研究水和膜 的相互作用，但我们目前对这个问题的认识还只能说是很肤浅。而这个问题的重 要性是无庸质疑的，它的解决对于膜分离机理的研究将会带来极大的推动，所以 说这是一个充满挑战性但又有巨大乐趣的课题。 1 3f t i r - a t r 方法测量混合液在膜中的扩散系数 小分子物质在聚合物材料中的扩散性质是聚合物的重要物理性质之一，它 涉及到材料的许多应用领域。例如在涂料工业和包装工业中，涂层和包装薄膜对 有机溶剂和水的扩散性能是评价涂料质量的指标之一。在膜分离的过程中，不同 溶剂在膜中的扩散性质直接同膜的分离性能有关。因此，对溶剂在聚合物膜中的 扩散系数的测定已有大量的研究。利用超微量天平测定聚合物在吸附溶剂后重量 随时间的变化是最常用的方法。这种方法可将聚合物吸附溶剂后重量的改变对时 间作图。由曲线最初的斜率或吸附量达到一半时所需的时间可求得扩散系数。也 可以用气相色谱法测定溶剂的透过量随时间的变化，然后计算溶剂的扩散系数。 然而这些方法大都只能测定单一组分在聚合物薄膜中的扩散系数，而不能用于测 定多组分溶剂混合物在膜中的扩散系数。这是因为溶剂分子问存在一定的相互作 用，他们在聚合物膜中的扩散具有共扩散效应。也就是说，溶液中一种组分在膜 中的扩散系数受到另一种溶剂的影响。因此用这些方法测定的数值在实际应用中 会有较大偏差。 f t i r - a t r 是一种简便的测量液体通过聚合物薄膜的扩散系数方法，其测量 棋算上擎硕士论文 完成日期：2 0 0 2 年6 月 第7 页 第一章绪论 精度高易于普及。如果被测定对象膜具有透光性，而且吸收了大量的水或其 他溶剂而不溶解，则用这种方法观测扩散过程是完全可行的。此外红外光谱法可 以同时分辨出几种不同溶剂，并定量测定他们随时间的变化，因此可以用于多组 分混合溶剂在聚合物膜中扩散系数的测定 a t r 研究的体系涉及有机组装膜，金属表面吸附层及液体等。它具有极广泛 的用途。举例说材料的分析鉴定。有些样品，如橡胶制品，纤维，纺织品，涂层， 塑料等，无法直接用透射法测量，而用a t r 光谱技术测量就很容易。橡胶制品和 纺织品等可直接贴在全反射元件的两侧：纤维可绕在全反射元件上，固体颗粒可 以粘贴在胶带上；然后在压在全反射元件的两侧进行测量。 然而在用a t r 方法测量t h f 水体系在膜中的扩散系数的时候，由于t h f 的高挥发性，会给实验带来两个问题：1 料液浓度不易保持恒定；2 挥发到红外 光路中的t h f 在测量中会引起倒峰。针对这两个问题，我们对以前的实验方法 陋4 】作了适当的改进：1 采用将料液加入p t f e 槽的方法来保持料液的浓度，由于 该槽可盛放o 4 m l 的溶剂，足可保证料液浓度在整个测量过程中的稳定；2 延长 两次实验的间隔，并且在下次实验前用冷风吹扫光路，同时对液体未扩散时的样 品峰进行多次测定，待其呈水平后作为数据处理的基线。 在前面的工作中”，我们用d a s 和戊二醛分别对p v p 和p v a 进行交联，制备 了i p n 膜，将该膜用于醇、酮等有机溶剂水体系和烷烃醇等有机混合物体系的 渗透蒸发分离，探讨了共混膜组成、料液浓度、操作温度等对该膜的渗透蒸发性 能的影响。 本论文主要研究了p v p p v ai p n 膜在对t h f 水体系进行渗透蒸发分离时， 水合作用对膜的性能的巨大影响，探讨了水和膜之间的相互作用及膜性能变化的 原因。我们还通过f t i r a t r 方法测定了t h f 水混合液在p v p p v ai p n 膜中的扩 散系数，验证了渗透蒸发的结果。同时，我们也运用d a s 这种新型的光交联剂， 制各了p v p 壳聚糖的i p n 膜，并研究了其对t h f t j ( 、乙醇水和丙酮水体系的 渗透蒸发性质。 损旦大擎硕士论文 完成日期：2 0 0 2 年6 月 第8 页 煎一章绪论 参考文献 1 r c b i n n i n g ，r j l e e ，j f j e n n i n g s ，e c m a r t i n ，r i d e n g c h e m 5 3 ，1 9 6 1 ，4 5 2 h e a b r u s c h k e ，w h s c h n e i d e r ，g f t u s e l ，l e c t u r ep r e s e n t e da t t h ee u r o p e a nw o r k s h o po np e r v a p o r a t i o n ，n a n c y ，1 9 8 2 3 b l a u r a ，0 g m a r t a ，a m i s a b e l ，r g a m p a r o ，s w e l l i n gb e h a v i o r o fp e r v a p o r a t i o nm e m b r a n e si ne t h a n o l w a t e rm i x t u r e s ，l ，= a p p , p 0 1 v m s c i ，1 5 。2 0 0 0 ，1 4 2 4 1 4 3 3 4 c k y e o m ，k h l e e ，c h a r a c t e r i z a t i o n o fs o d i u ma l g i n a t e da n d p o l y ( v i n y la l c o h 0 1 ) b l e n dm e m b r a n e s i np e r v a p o r a t i o ns e p a r a t i o n ，工 a p p p 0 1 v z z l s c j ，6 7 ( 1 9 9 8 ) ，9 4 9 9 5 9 5 t n u g a y ，p a k c o r a ，0 h o r t a c s u ，, s u r f a c e m o d i f i e dp o l y ( v i n y la l c o h 0 1 ) m e m b r a n e sf o rw a t e r e t h a n o ls e p a r a t i o nv i ap e r v a p o r a t i o n ，a b s t ，：矗卫 a m e r e # ls o c ，2 2 0 ，2 0 0 0 ，1 9 2 6 h o h y a ，k m a t s u m o t o ，y n e g i s h i ，t h i n o ，h s c h o i ，t h es e p a r a t i o n o fw a t e ra n de t h a n o lb yp e v a p o r a ti o nw i t hp v a p a nc o m p o s it em e m b r a n e s ， ，= m e m b r s c i ，6 8 ( 1 2 ) ，1 9 9 2 ，1 4 1 1 4 8 7 h o k u s h i t a 。m y o s h i k a w a ， e t a l ，p e r v a p o r a t i o n o f c y c l o h e x a n e c y e l o h e x a n o n ec y c l o h e x a n o l m i x t u r et h r o u g hp 0 1 y o x y e t h y l e n eg r a f t i n g n y l o n 一6m e m b r a n e ，一m e m b r s c i ，1 0 5 ，1 9 9 5 ，5 1 5 3 8 j s h e n g ，m a s sa n dh e a t t r a n s f e r m e c h a n i s m si nt h eo s m o t i cd i s t i l f a t i o n p r o c e s s ，d e s a l i n a t i o n , 8 0 ( 2 - 3 ) ，1 9 9 1 ，1 1 3 1 2 1 9 s p k u s u m o e a h y o ，k s a n o ，m s o d o h ，m k e n s a k a ，w a t e rp e r m s e l e c t i v i t y i nt h ep e r v a p o r a t i o no fa c e t i ca c i d w a t e rm i x t u r eu s i n gc r o s s l i n k e d p o l y ( v i n y la l c o h 0 1 ) m e m b r a n e s s e p 胁j f t e c h n 0 1 ，1 8 ( 2 ) ，2 0 0 0 ， 1 4 1 1 5 0 援旦太擎硕士论文 完成日期：2 0 0 2 年6 月 第9 页 第一章绪论 l o n t a n i h a r a ，v a p o rp e r m e a t i o na n dp e r v a p o r a t i o ns e p a r a t i o no fw a t e r e t h a n o lm i x t u r e st h r o u g hp o l y i m i d em e m b r a n e s ，lm e m b r s c i ，6 8 ( i - 2 ) ， 1 9 9 2 5 3 6 3 11 w k u j a w s k i ，p e r v a p o r a t i o n r e m o v a lo f o r g a n i c s f r o mw a t e r u s i n g h y d r o p h o b i cm e m b r a n e s b i n a r ym i x t u r e s ，s e p s c i 屉y e c h n o l ：，3 5 ( 1 ) ， 2 0 0 0 ，8 9 1 0 8 1 2 y m s u na n ds j k h a n g c a t a l y t i cm e m b r a n ef o rs i m u l t a n e o u sc h e m i c a l r e a c t i o na n d s e p a r a t i o na p p l i e d t oa d e h y d r o g e n a t i o nr e a c t i o n ， r i d e n g 劬e t lr e s ，2 7 ，1 9 8 8 ，1 1 3 6 一1 1 4 3 1 3 c a s m o l d e re ta 1 m i c r o s t r u c t u r e si np h a s e i n v e r s i o nm e m b r a n e s p a r t l f o r m a t i o no fm a c r o v i o d s ，m e m b s c i ，7 3 ，1 9 9 2 ，2 5 9 2 7 5 l d c k y e o m ，k h l e e ，a s t u d yo np e r m e a t i o nb e h a v i o ro fali q u i d m i x t u r e t h r o u g hp v am e m b r a n e sh a v i n gac r o s s li n k i n gg r a d i e n ts t r u c t u r e i n p e r v a p o r a t i o n ，。，a p p j p o l y m s c i ，5 9 ( 8 ) ，1 9 9 6 ，1 2 7 1 1 2 7 9 1 5 t u r a g a m i e ta 1 ， p e r v a p o r a t i o n c h a r a c t e r i s t i c so fa b e n z o y l c h i t o s o nm e m b r a n ef o rb e n z e n e c y c l o h e x a n em i x t u r e s ，m a k r o m 0 1 c h e m p h y s 1 9 9 。1 9 9 8 娼一5 4 1 6 e n a g y ，0 b o r l a i ，a u j h i d y ，a u j h i d y ，m e m b r a n ep e r m e a t i o no f w a t e r a l c o h o lb i n a r ym i x t u r e s ，j m e m b l s c i 7 、1 9 8 0 、1 0 9 1 7 s s c h n a k e l ，p m o u l i n ，q t n g u y e n ，e ta 1 ，r e m o v a l o fv o l a t i l e o r g a n i cc o m p o n e n t s ( v o c s ) f r o m w a t e r b yp e r v a p o r a t i o n ：s e p a r a t i o n i m p r o v e m e n tb yd e a nv o r t i c e s ，= g e m b r ，s c i ，1 4 2 ( 1 ) ，1 9 9 8 ，1 2 9 1 4 1 1 8 h s c h o i e ta 1 ，t h ec h a r a c t e r i s t i co fap a ap s fc o m p o s i t em e m b r a n e f o r s e p a r a t i o n o fw a t e re t h a n o lm i x t u r e s t h r o u g hp e r v a p o r a t i o n ， 0m e m b r 5 毒，7 2 ( 3 ) ，1 9 9 2 ，2 5 9 2 6 6 1 9 r y m h u a n g ，n r j a r v i s ，s e p a r a t i o no fl i q u i dm i x t u r e sb yu s i n g p o l y m e rm e m b r a n e si i p e r m e a t i o no fa q u e o u s a l c o h o ls o l u t i o nt h r o u g h e e l l o p h a n ea n dp o l y ( v i n y la l c o h 0 1 ) ，= a p p l p o l y m s c f ，1 4 ，1 9 7 0 ， 2 3 4 】- 2 3 4 6 棋霉史擎硕士论文完成日期：2 0 0 2 年6 月 第1 0 页 第一章绪论 2 0 i c a b a s s o z z l i u ，t h ep e r m s e l e c t i v i t yo fi o n e x c h a n g em e m b r a n e s f o rn o n e l e c t r o l y t e1i q u i dm i x t u r e s i s e p a r a t i o no fa l c o b o l w a t e r m i x t u r e sw i t hn a f i o nh o l l o wf i b e r s l ，m e m b r s c i ，2 4 ，1 9 8 5 ，1 0 l 一1 0 5 2 1 i c