丙烯酸交联壳聚糖渗透汽化膜研究（Ⅱ）──乙醇／水混合液的渗透汽化分离性能

丙烯酸交联壳聚糖渗透汽化膜研究（Ⅱ）──乙醇／水混合液的渗透汽化分离性能钟伟，李文俊，葛昌杰，陈新（复旦大学高分子科学系，上海，２００４３３）关键词交联壳聚糖，渗透汽化，丙烯酸，乙醇／水混合液混合液体的渗透汽化（简称ＰＶ）膜分离自８０年代实现工业化以...     

壳聚糖膜结构与乙醇／水混合液的渗透汽化性能

用渗透汽化膜分离混合液体,纤维素、赛璐玢等作醇/水分离膜有较高的渗透通量,但分离系数低.甲壳素是广泛存在于自然界的一类天然高分子.前文报道了用甲壳素脱乙酰基的产物壳聚糖(CS)作醇/水渗透汽化(PV)分离膜,在一定的原料液浓度下具有较好的选择渗透性.本文讨论CS膜结构对乙醇/水混合液PV性能的影响,并探讨了提高选择性的途径.     

丙烯酸交联壳聚糖渗透汽化膜研究（Ⅰ）——膜结构及交联机理

报道了一种新型渗透汽化膜－－丙烯酸交联壳聚糖膜，通过溶胀、拉伸、渗透汽化分离以及红外光谱等手段研究了膜的结构和交联机理。实验结果表明，交联反应由两部分组成：丙烯酸的双键和壳聚糖的氨基的加成反应和丙烯酸另一端的羧基和壳聚糖的氨基的酸碱中和反应。     

壳聚糖复合膜及异丙醇／水混合液的渗透汽化分离

用磺化聚乙烯离子膜渗透汽化分离恒沸组成的i-PrOH/H_2O(87.2/12.8W/W),分离系数α高,渗透通量J低(小于300g/m~2·h,40℃),当醇含量高于90％时,膜性能变差;用CA膜、赛璐玢膜[2]、Nation-Na~+膜,J较高,α低(<30)。甲壳素脱乙酰基产物壳聚糖(Chitosan,简称CS),易交联改性,成膜性好。CS膜分离i-PrOH/H_2O,α很高,而J低。经戊二醛交联的CS膜尺寸稳定,增加了醇/水的J值,α虽有所下降,对i-PrOH/H_2O体系仍具有很高的值。为了进一步提高J值,我们研制了以聚丙烯腈(PAN)微孔膜作支撑的CS复合膜,     

壳聚糖／聚丙烯酸聚电解质复合物膜对水／有机液体系的渗透汽化性能

以壳聚糖和聚丙烯酸为原料制备了聚电解质复合物膜，并对其分离水／乙醇体系的渗透汽化特性和浓度，温度，化学组成等因素的影响进行了研究，发现后处理方法对复合物膜的分离性能影响很大。同时对其它水／有机液体系，该膜也具备优异的分离性能。     

磺化聚乙烯离子交换膜渗透汽化分离二氧六环／水混合物研究

本文用非均相光化学氯磷化反应制得了亲水的耐有机溶剂耐酸碱的磺化聚乙烯离子交换膜．膜截面离子基因密度与反应程度有关．该膜对近恒沸组成的二氧六环／水混合液显示出很高的渗透汽化分离系数和透过速率．研究了对离子、离子交换容量、料液浓度和温度对分离性能的影响．通过膜内水合离子形成“水通道”模型讨论了渗透机理．膜内离子基团密度估计及水的表观渗透活化能的大小支持“水通道”的存在．     

壳聚糖膜的有机物—水溶液渗透汽化分离性能

使用均质和复合壳聚糖膜对二氧六环－水和丙酮－水溶液的渗透汽化分离性能进行了研究。结果显示，该膜对两种混合物的分离有很高的选择性和渗透速度。考察料液组成和温度对均质膜分离的影响，随温度升高，分离系数与通量同时增加，从渗透速率与温度的Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ关系求得总的和各组分的表观渗透活化能。复合膜在保持高选择性的同时，渗透速率大幅度提高。     

藻朊酸钠／壳聚糖聚电解质复合物膜：Ⅰ.对水／有机液体系的渗透 …

制备了藻朊酸钠／壳聚糖聚电解质复合物复合膜，研究了进料液浓度，温度等对水／乙醇体系渗透汽化特性的影响；发现膜的不同表面是料液时膜的分离不同。同时，对其它水／有机液体系，该膜也具有优异的分离性能。     

渗透汽化分离苯—乙醇混合物

以甲基硅橡胶及甲基丙烯酸十二酯－甲基丙烯酸异丁酯的共聚物共为膜材料，以聚丙烯睛多孔膜为底膜制成复合膜，对苯－乙醇混合物进行渗透汽化分离。考察了膜材料的组成、分离温度、原料液组分等因素对膜性能的影响。     

过氯乙烯膜渗透汽化性能的研究

将过氯乙烯（ＣＰＶＣ）作为渗透汽化膜材料，用于分离乙醇／水溶液，研究了膜对水和乙醇的吸附溶解性能，对乙醇／水溶液的分离性能，分离温度对膜分离性能的影响。发现过氯乙烯膜优先透水，对乙醇／水溶液选择性高而透量较小。膜的稳定性较好。     

聚乙烯醇(PVA)/壳聚糖(CS)合金膜的醇-水渗透汽化分离性能研究

在表征了PVA/CS共混体系相容性的基础上,本文报导MeOH-H_2O,EtOH-H_2O和i-PrOH-H_2O体系在PVA,CS及其合金膜中的渗透汽化行为。讨论了温度、料液浓度、合金膜的组成对分离性质的影响。从膜的分子和聚集态结构出发对相关的渗透行为进行了解释。对于PVA、CS及其合金膜来说,膜内自由体积大小看来是影响分离性能的主要因素,小分子在膜中的渗透性质主要是由扩散控制的。     

用脉冲梯度场核磁共振技术研究乙醇-水混合液在壳聚糖渗透汽化膜中的自扩散过程

用脉冲梯度场核磁共振技术(PFG—NMR)研究了水、乙醇和乙醇一水混合液在硫酸交联的壳聚糖渗透汽化膜和未交联的壳聚糖渗透汽化膜中的自扩散过程,得到了乙醇和水的溶解度和自扩散系数,阐述了水和乙醇透过壳聚糖膜的机理;实验结果表明：水和乙醇是分别由两种不同类型的扩散通道透过膜的;水是由亲水性的离子化通道扩散透过膜,而乙醇是由亲油性的高分子无定形区扩散透过膜;PFG—NMR方法所得到的结果与渗透汽化实验所得到的结果完全一致。     

壳聚糖／褐藻酸钠聚离子复合膜的渗透汽化分离性能研究

以红外光谱和扫描电镜表征壳聚糖／褐藻酸钠聚离子复合膜的结构与表面形态。研究了该膜组成、料液浓度、温度等对乙醇－水溶液的渗透汽化分离性能的影响。实验结果表明，壳聚糖／褐藻酸钠聚离子复合膜不仅对乙醇－水溶液，而且对许多水溶性有机溶剂与水的溶液都具有很高的渗透汽化脱水的选择分离性能。     

磺化聚乙烯中空纤维离子交换膜渗透汽化分离异丙醇/水混合液研究

离子交换膜作为醇/水和其他有机水溶液的渗透汽化分离膜有很好的选择性^[1-3]。其中尤以磺化聚乙烯离子交换膜最为显著。用磺化聚乙烯离子膜分离恒沸组成的异丙醇/水和乙醇/水(85:15wt%)混合物^[4]、近恒沸组成的二氧六环/水混合物^[5],透过物中水含量大于99%,而且保持了较高的渗透通量。但上述实验均使用的平板型膜,大型平板膜组件的加工制造昂贵而困难,况且膜在分离运行过程中会随料液浓度的变化发生溶胀与收缩,使固定的平面膜起皱在收缩时又可能被拉破。为了提高单位组件内的膜面积(中空纤维组件的膜装填密度为平板式的60-100倍),发展中空纤维型膜及其组件势在必行。本文首次报道磺化聚乙烯中空纤维阳离子交换膜对异丙醇/水的渗透汽化性能。     

聚环氧乙烷（PEO）／壳聚糖（CS）共混膜的醇－水渗透蒸发性能研究

研究了ＥｔＯＨ－Ｈ２Ｏ，ｎ－ＰｒＯＨ－Ｈ２Ｏ，ｉ－ＰｒＯＨ－Ｈ２Ｏ体系在ＣＳ膜和ＰＥＯ／ＣＳ共混膜中的渗透蒸发性能。讨论了料液温度、料液浓度、共混膜组成对分离性能的影响，结果发现ＰＥＯ的掺入能大大提高ｃｓ膜的渗透通量；而分离因子下降。同时从膜材料的聚集态结构出发对相关的渗透蒸发行为进行了讨论。对于ＰＥＯ／ＣＳ共混膜，膜内自由体积的大小是影响分离性能的主要因素，小分子在膜中的渗透蒸发行为主要是由扩散过程控制的。本文还研究了ＰＥＯ的掺入对壳聚塘膜强度的影响以及利用ＤＳＣ谱研究ＰＥＯ掺入后壳聚糖膜聚集态结构的变化。     

壳聚糖膜的有机物－水溶液渗透汽化分离性能

使用均质和复合壳聚糖膜对二氧六环-水和丙酮-水溶液的渗透汽化分离性能进行了研究。结果显示,该膜对两种混合物的分离有很高的选择性和渗透速率。考察料液组成和温度对均质膜分离的影响,随温度升高,分离系数与通量同时增加。从渗透速率与温度的Arrhenius关系求得总的和各组分的表现渗透活化能,复合膜在保持高选择性的同时,渗透速率大幅度提高。     

渗透汽化膜处理含酚废水

用四种不同结构的聚二甲基硅氧烷及其改性有机硅膜分离舍酚废水.研究了分离温度、酚浓度以及不同种类酚对透过速率及分离系数的影响。结果表明聚合物中有机硅成份的含量对透过速率及分离系数均有较大影响。渗透汽化法分离含酚废水是一个有前途的方法。