膜科学与技术杂志2025年第4期
-
- 有机溶剂反渗透膜的制备及性能研究
- 精馏等基于相变的有机溶剂分离纯化过程能耗约占总分离能耗的80%，亟待开发一种绿色、高效的有机溶剂分离技术。有机溶剂反渗透（OSRO）技术是一种面向有机溶剂体系分离的无相变低能耗新兴膜分离技术，应用前景广阔，但目前OSRO膜通量极低。以自制的交联聚酰亚胺膜为基膜，利用界面聚合法，通过在水相单体溶液中添加1-甲基咪唑制备了具有良好分离性能的OSRO膜。最优条件下制备的OSRO膜TFC1-MI-0.3在3.0 MPa下，对三种纯溶剂（甲醇、乙腈和乙醇）的渗透通量分别为28.9、15.8和4.6 kg/(m2·h)；对质量分数5%甲基叔丁基醚（分子量88）/甲醇溶液中的甲基叔丁基醚和质量分数为5%正己烷（分子量86）/甲醇溶液中的正己烷的截留率均约92%，透过液中的甲醇质量分数均达到99.5%，可以实现具有共沸特性的二元有机溶剂混合体系的分离；且透过液的质量渗透通量分别达到19.4和20.1 kg/(m2·h)，与不添加1-甲基咪唑的基准膜相比，在保持选择性相当的同时其渗透性能约提升1倍。该最优膜在乙醇溶液中的切割分子量约为121。该膜浸泡在烃类、醇类、酯类、酮类等不同的有机溶剂中30天后，对NaCl的截留率变化幅度均小于2%，具有很好的应用前景。
-
- 聚醚改性聚二甲基硅氧烷膜制备及其CO2/N2分离性能研究
- 通过硅氢加成反应，以烯丙基聚乙二醇（APEG-350/APEG-500）、乙烯基三乙氧基硅烷（VTES）和含氢硅油（PHMS）为原料，设计合成聚醚功能化交联剂HVA350/HVA500，并利用其与聚二甲基硅氧烷（PDMS）进行化学交联，构建聚醚改性PDMS（PDMS/HVA）膜，研究交联剂结构和添加量对膜理化结构和CO2/N2分离性能的影响。结果表明，PDMS/HVA膜具有优异的成膜性和机械性能；聚醚功能化交联网络的形成不但能够减小PDMS链间距，提高膜的CO2扩散选择性，而且锚定的聚醚链段可通过偶极-四极矩作用提高CO2溶解选择性。当HVA添加量为30%（质量分数）时，PDMS/HVA350的CO2渗透系数为2 934 Barrer，CO2/N2选择性为11.37；PDMS/HVA500膜的CO2渗透系数为2 992 Barrer，CO2/N2选择性为10.42，均表现出优异的CO2分离性能。
-
- 聚丙烯腈基不对称多孔炭分子筛膜的制备及性能研究
- 以聚丙烯腈（PAN）为前驱体，通过相转化法制备不对称多孔聚合物膜，结合氧化预处理及高温炭化（500~800 ℃）工艺，成功开发了PAN基不对称多孔炭分子筛膜。结合多种表征技术，探究了热处理过程中化学结构、炭微观结构、膜微观形貌及孔结构的演变规律。实验结果表明，氧化预处理诱导分子链形成梯形的交联网络结构，有效抑制了炭化过程中孔结构塌陷，所得炭膜维持了前驱体聚合物膜的三维贯通孔道结构。生成的碳结构为无定型结构，且炭层间距较大，有利于气体分子渗透。800 ℃炭化制备的PAN基多孔炭膜O2渗透通量可达1 166 GPU，O2/N2选择性为1.10，高于努森扩散理论值。本研究验证了PAN作为膜的低成本碳基支撑层材料的可行性，为开发高性能中空纤维复合炭膜提供了实验支持。
