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聚哌嗪酰胺复合纳滤膜制备及其性能表征

聚哌嗪酰胺复合纳滤膜制备及其性能表征

作者：高爱环郑州大学

学位级别：硕士

纳滤是近20年来发展起来的新型膜分离技术，其操作压力比较低(相对于反渗透技术而言)，可部分透过无机盐，对分子量为200g／mol以上的有机分子能实施有效截留。它的出现恰好填补了反渗透与超滤之间的空白。作为一种新型膜分离技术，纳... 详细信息

纳滤是近20年来发展起来的新型膜分离技术，其操作压力比较低(相对于反渗透技术而言)，可部分透过无机盐，对分子量为200g／mol以上的有机分子能实施有效截留。它的出现恰好填补了反渗透与超滤之间的空白。作为一种新型膜分离技术，纳滤在工业领域的应用将会十分广泛。但就目前而言，其工业化规模较超滤或反渗透要小得多。尤其在我国，膜技术应用的整体水平还相当低，仅有个别厂家能够生产纳滤膜，且其性能与国际上的商品纳滤膜还有一定差距。因此，新型纳滤膜研究是目前膜技术领域的研究热点。本文以新型纳滤膜的开发为背景，重点研究通过界面聚合方法，在聚砜超滤膜基体上复合很薄的聚哌嗪酰胺选择层，并使其具有纳滤膜的结构和特征。实验采取正交设计及单因素优化方法，详细研究了聚砜基膜的制备条件，包括聚合物及溶剂的浓度、添加剂的选择、成膜条件的优化;在界面聚合制备复合纳滤膜过程中，重点考察了单体浓度、聚合反应时间、表面活性剂浓度，酸受体的添加量等因素对纳滤膜性能的影响。理论方面，采用非平衡态热力学，描述纳滤膜内溶剂与电解质离子间的相互作用及影响，建立纳滤膜传质的数学模型。并结合纳滤实验拟合得到了相关的模型参数。为了制备高效复合纳滤膜，首先必须使用基膜作支撑体。基膜的孔结构对于后续的界面聚合制备复合纳滤膜影响很大。若基膜孔径太大，则在此基础上通过界面聚合难以形成无缺陷的选择层，从而严重影响膜的选择性;若基膜孔径太小，尽管有利于界面聚合层的形成，但膜的通量会显著下降。因此，在基膜制备过程中，为了控制其微孔结构，需要详细研究成膜条件，包括聚合物，溶剂及添加剂的选择;成膜条件的探索及优化。基膜采用聚砜材料，制备则采用相分离方法。研究结果表明，铸膜液中聚砜浓度对基膜水通量的影响最为显著，其后依次是丙酮含量、溶剂蒸发时间、聚乙烯吡咯烷酮的含量。聚砜浓度越大、溶剂蒸发时间越长，所制基膜的郑入1 大学硕士学位论文水通量就越小;当添加剂丙酮和聚乙烯毗咯烷酮的浓度增大，聚矾基膜的水通量就会增大。在此基础上，优化得到聚矾基膜的制备条件为：聚枫浓度14W小叶地、溶剂蒸发时间10秒、丙酮含量0．3W帆咐、聚乙烯毗咯烷酮0．25％（Wt％卜通过对基膜性能进行的系列实验表征发现：膜的水通量随着操作压力的增加而增加，两者呈现较好的线性关系;另外，实验还表明，膜对浓度为500ppm以下聚乙烯醇溶液的截留率达98％以上。纳滤膜性能的好坏，关键在于后续的界面聚合反应。影响界面聚合反应的因素很多，诸如单体的浓度、反应时间、反应温度、添加剂种类及浓度、酸受体的添加量等。本文采用间苯二甲酚氯和呢嗓作为聚合单体。以正十二烷和纯水分别作为酚氯和呢嗓的溶剂、以十二烷基苯硫酸钠为表面活性剂，氢氧化钠和碳酸钠作酸受体。根据界面聚合原理，在聚矾基膜上形成具有选择性的聚吸嗓酚胺薄层，该选择层具有纳滤膜的结构特征及性能。通过单因素实验确定的界面聚合优化条件为：呢嗓浓度 0．12mol／L酚氯浓度 ***／l;水相中酸吸收剂含量 0．3％（Wt％厂表面活性剂含量 0．1WMm：聚合反应时间210秒。该条件下制得的纳滤膜对NaO的截留率为300～500;对Na术O。的截留率达900;对聚乙烯醇则几乎完全截留。纳滤膜性能的表征实验结果显示：随着操作压力的增加，膜的通量以及膜对电解质的截留率都会相应增加：而随着纳滤原料液浓度的增加，通量却有所降低，截留率也在减小。通过扫描电子显微镜（SEM ）对界面聚合所制备的纳滤膜进行了结构表征，可以清晰地观察到在多孔基膜上所聚合的选择性致密表层，考虑到溶质和溶剂通过膜的传递属不可逆过程，因此只能用非平衡态热力学来描述其传递机理。本文根据非平衡热力学理论，运用线性唯象方程，从过程墒增加速率与过程推动力的关系入手，推导出纳滤分离过程中溶剂和溶质的通量表达式，即： Jv＝L八AP－d＃）（1） Jn 二二士＝Ln

关键词：纳滤膜制备界面聚合表征数学模型

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聚哌嗪酰胺复合纳滤膜制备及其性能表征

高校化学工程学报 2004年第1期18卷 28-32页

作者：高爱环刘金盾张浩勤刘海霞方文骥郑州大学化工学院河南郑州450002

以聚砜超滤膜为基膜,采用界面聚合方法制备了聚哌嗪酰胺复合纳滤膜,并对其膜性能进行了表征.实验重点考察了基膜性质、聚合单体浓度、聚合反应时间、表面活性剂浓度、酸受体添加量等因素对纳滤膜性能的影响,确定了纳滤膜制备过程的界面... 详细信息

以聚砜超滤膜为基膜,采用界面聚合方法制备了聚哌嗪酰胺复合纳滤膜,并对其膜性能进行了表征.实验重点考察了基膜性质、聚合单体浓度、聚合反应时间、表面活性剂浓度、酸受体添加量等因素对纳滤膜性能的影响,确定了纳滤膜制备过程的界面聚合优化条件, 即:水相单体(哌嗪)浓度 0.08～ 0.12 mol·L-1;有机相单体(间苯二甲酰氯和均苯三甲酰氯混合物)浓度0.08～0.1mol·L-1;聚合反应时间 3～5min.在0.4MPa、25℃条件下,实验测得复合纳滤膜的水通量为4.12L·m-2·h-1·bar-1,膜对浓度为0.01mol·L-1的NaCl的截留率为30%～40%, 对浓度为0.005mol·L-1的Na2SO4 的截留率为80%～90%; 对分子量不低于300g·mol-1的有机物的截留率高于95%.该膜的分离性能接近于商业纳滤膜,其分离机理主要表现为'筛分机理'以及膜与电解质之间的荷电作用.

关键词：界面聚合复合纳滤膜制备表征

铝颜料的聚丙烯酸酯与SiO_2双重包覆改性

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华南理工大学学报（自然科学版） 2010年第2期38卷 1-5页

作者：高爱环皮丕辉路阳文秀芳程江杨卓如华南理工大学化学与化工学院广东广州510640

为增强铝颜料的耐腐蚀性及与树脂的相容性,先后以溶胶-凝胶法和原位聚合法在铝颜料表面包覆SiO2和聚丙烯酸酯(PA),分析了SiO2和PA包覆铝颜料的机理,运用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、光电子能谱(XPS)和环境扫描电镜(ESEM)等表征了铝颜料... 详细信息

为增强铝颜料的耐腐蚀性及与树脂的相容性,先后以溶胶-凝胶法和原位聚合法在铝颜料表面包覆SiO2和聚丙烯酸酯(PA),分析了SiO2和PA包覆铝颜料的机理,运用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、光电子能谱(XPS)和环境扫描电镜(ESEM)等表征了铝颜料的表面形貌和结构,并考察了原位聚合条件对包覆后铝颜料涂膜性能的影响.研究结果表明:单体用量为0.7g、聚合温度为85℃、聚合时间为4～5h时,制备的双重包覆铝颜料在树脂中的分散性和附着力明显增强,涂层具有良好的外观、光泽度和耐酸性.

关键词：铝颜料聚丙烯酸酯二氧化硅原位聚合包覆附着力

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硅氧烷改性丙烯酸树脂的制备

广东化工 2011年第10期38卷 34-35页

作者：高爱环肇庆学院化学化工学院广东肇庆526061

以乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)为软单体,过氧化二苯甲酰(BPO)为引发剂,利用溶液聚合法合成硅氧烷改性丙烯酸树脂P(MMA-BA-VTES)(PMBV)。借助于傅里叶红外(FTIR)、氢核磁共振(1H NMR)、示差扫描量热... 详细信息

以乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)为软单体,过氧化二苯甲酰(BPO)为引发剂,利用溶液聚合法合成硅氧烷改性丙烯酸树脂P(MMA-BA-VTES)(PMBV)。借助于傅里叶红外(FTIR)、氢核磁共振(1H NMR)、示差扫描量热法(DSC)和碳核磁共振(13C NMR)分析了树脂的结构和性能。

关键词：乙烯基三乙氧基硅烷丙烯酸树脂溶液聚合

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亚微米级乙烯基化二氧化硅微球的制备及表征

电镀与涂饰 2019年第12期38卷 627-633页

作者：高爱环冯钰琳徐梦漪肇庆学院环境与化学工程学院广东肇庆526061 广东轻工职业技术学院轻化工技术学院广东广州510300

首先以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源和氨水为催化剂,于无水乙醇介质中通过溶胶凝胶法制备亚微米球形二氧化硅(SiO2),再以乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)为修饰剂,通过后嫁接法在其表面引入乙烯基,制备了表面乙烯基化的SiO2微球(V-SiO2)。探讨了上... 详细信息

首先以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源和氨水为催化剂,于无水乙醇介质中通过溶胶凝胶法制备亚微米球形二氧化硅(SiO2),再以乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)为修饰剂,通过后嫁接法在其表面引入乙烯基,制备了表面乙烯基化的SiO2微球(V-SiO2)。探讨了上述2个步骤中工艺条件对产物粒径和形貌的影响,并用热重(TG)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、接触角测量仪对微球进行了表征。结果表明:SiO2的制备过程中,水、无水乙醇、氨水和TEOS用量分别为0.8、1.5、0.03~0.07和0.05~0.10 mol,陈化12~36 h,可得到亚微米级微球。SiO2微球的粒径随氨水和TEOS用量的增加而增大,随陈化时间延长而变得均匀。VTES用量越大,接枝时间越长,SiO2微球表面乙烯基的接枝量越大,但接枝阻力亦增加大。SiO2微球经过表面接枝后,表面粗糙度增大,对水的接触角可高达近140°。

关键词：亚微米二氧化硅颗粒乙烯基正硅酸乙酯乙烯基三乙氧基硅烷溶胶凝胶法后嫁接法粒径疏水性

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对新世纪高等环境教育现状与改革的思考

肇庆学院学报 2004年第5期25卷 88-90页

作者：高爱环韦寿莲肇庆学院轻工化学系广东肇庆526061

２１世纪是实施可持续发展的世纪．高等学校广泛开展环境教育，对于可持续发展概念的宣传和解决当前环境问在题有很重要的意义．对高等环境教育发 ... 详细信息

２１世纪是实施可持续发展的世纪．高等学校广泛开展环境教育，对于可持续发展概念的宣传和解决当前环境问在题有很重要的意义．对高等环境教育发展缓慢，普及率低，教育方式落后，教学内容陈旧等现状，急需对其进行改革．

关键词：高等环境教育可持续发展教材建设竞争力素质教育

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仪器分析实验教学改革探析

肇庆学院学报 2012年第5期33卷 33-35页

作者：高爱环刘玲肇庆学院化学化工学院广东肇庆526061

通过剖析仪器分析实验教学存在的主要问题,结合该实验课程的特点,提出了培养学生创新能力和实践能力的教学改革方略:多种教学方式结合使用,合理规划课程,更新实验内容,建立新的课程考核体系.教学改革旨在提高学生的学习主动性,培养学生... 详细信息

通过剖析仪器分析实验教学存在的主要问题,结合该实验课程的特点,提出了培养学生创新能力和实践能力的教学改革方略:多种教学方式结合使用,合理规划课程,更新实验内容,建立新的课程考核体系.教学改革旨在提高学生的学习主动性,培养学生的动手能力和创新能力.

关键词：仪器分析实验教学方法改革创新能力

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合成洗涤剂中磷含量的测定研究

广州化工 2007年第2期35卷 37-38,60页

作者：高爱环肇庆学院轻工化学系广东肇庆526061

运用分光光度法，以孔雀绿～钼酸铵作显色剂，聚乙烯醇为稳定剂，测定洗衣粉和液体洗涤剂的磷含量。考察了显色剂用量、显色温度、时间、硫酸用量以及稳定剂用量等实验条件。对15种市售洗衣粉和4种液体洗涤剂的含磷量进行检测。结果表... 详细信息

运用分光光度法，以孔雀绿～钼酸铵作显色剂，聚乙烯醇为稳定剂，测定洗衣粉和液体洗涤剂的磷含量。考察了显色剂用量、显色温度、时间、硫酸用量以及稳定剂用量等实验条件。对15种市售洗衣粉和4种液体洗涤剂的含磷量进行检测。结果表明，被检测洗衣粉的含磷量在0～5．963％之间，在国家规定的范围内，但被测样品中仍有73．3％的洗衣粉为含磷洗衣粉，57．9％的合成洗涤剂为含磷洗涤剂，不符合广东省全面“禁磷”的规定。

关键词：孔雀绿-钼酸铵分光光度法合成洗涤剂磷

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铝颜料表面防腐研究进展

化工进展 2009年第3期28卷 485-490页

作者：高爱环皮丕辉文秀芳程江杨卓如华南理工大学化学与化工学院广东广州510640 肇庆学院化学化工学院广东肇庆526061

铝颜料是一种重要的金属效应颜料,在涂料、油墨、塑料等行业有着广泛的应用;为了增强其耐候性、耐酸碱性以及与树脂间的相容性,在应用前必须对铝颜料进行表面防腐处理。综述了近年来铝颜料表面防腐处理方法,主要有吸附腐蚀抑制剂法和包... 详细信息

铝颜料是一种重要的金属效应颜料,在涂料、油墨、塑料等行业有着广泛的应用;为了增强其耐候性、耐酸碱性以及与树脂间的相容性,在应用前必须对铝颜料进行表面防腐处理。综述了近年来铝颜料表面防腐处理方法,主要有吸附腐蚀抑制剂法和包覆膜法。归纳了腐蚀抑制剂法使用的试剂种类,并分析了防腐试剂的作用原理;介绍了无机钝化、高聚物吸附包覆和表面聚合包覆等3种包覆膜法的机理与工艺。最后展望了该领域的研究方向。

关键词：铝颜料防腐腐蚀抑制剂包覆膜