具有脱硫功能的聚酰亚胺基特种分离膜研究

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随着膜技术的高速发展,耐高温、耐有机溶剂的特种功能膜备受关注,构建面向复杂服役环境的特种功能膜材料至关重要。  本文以燃料油脱硫为应用背景,将吸附技术和膜技术相结合,在构建综合性能优良的聚酰亚胺基膜材料基础上,以Y型分子筛为吸附功能体,设计制备具有吸附脱硫功能的吸附功能膜,并对平板式、中空纤维式吸附功能膜的结构和性能关系进行系统探究,可为面向复杂有机物分离的膜吸附器研制提供参考。主要研究内容和工作如下:  从亚胺化程序、分子结构设计等角度出发,制备了两种聚酰亚胺基膜材料。以均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4-二氨基二苯醚(ODA)为原料合成聚酰胺酸,并探究了其亚胺化行为与材料性能的关系,制备得到了PMDA+ODA型聚酰亚胺,具有良好的机械性能、耐高温性能及耐溶剂性能;从分子结构入手,设计合成了3,3-二甲基-4,4-二氨基二苯甲烷(DMMDA)二胺单体,通过红外、核磁等表征手段对其结构进行了验证,并制各得到DMMDA+BTDA型聚酰亚胺,对亚胺化前后膜的性能进行了考察,结果表明,该类聚酰亚胺膜材料表现出优良综合性能的同时兼具重复使用性,在N-甲基吡咯烷酮中具有良好溶解性能;  以自制的聚酰亚胺为基膜材料,以分子筛为吸附功能颗粒,通过相转化法并结合纺丝工艺制备了平板式、中空纤维式吸附功能膜,对膜的制备条件-结构-性能关系进行了探究,结果表明,所制吸附功能膜具有发达的孔道结构,吸附功能颗粒镶嵌于基膜的三维网络结构中,为吸附功能的实现提供通道保障;通过中空纤维膜微观形貌调控,获得了优化的纺丝工艺条件;  进一步研究了分子筛及吸附功能膜的脱硫性能,考察了基膜材料、吸附功能体填充量、吸附时间以及烃族、硫化物种类等因素对吸附功能膜脱硫行为的影响,对比研究了中空纤维式和平板式吸附功能膜的性能,结果表明,膜吸附功能与微孔流道及吸附作用力有关;中空纤维膜性能优于平板膜,能够有效脱除油品中硫化物。
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