基本信息
- 項目名稱：
- 對苯二甲酰哌嗪的合成及其復(fù)合納濾膜制備的研究
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 近年來，為彌補反滲透膜的缺點，納濾成為海水淡化的一個研究熱點。目前界面聚合法是最常用的復(fù)合膜制備方法，很多商品化的海水淡化用復(fù)合膜都用界面聚合法制備，但這些膜普遍具有耐氯性較差的缺點。本作品合成了新單體對苯二甲酰哌嗪，以它為水相單體，均苯三甲酰氯（TMC）為油相單體，界面聚合法制備了復(fù)合納濾膜。耐氯性的測定結(jié)果表明復(fù)合納濾膜的耐氯性明顯高于商業(yè)上廣泛使用的對苯二胺復(fù)合納濾膜。
- 詳細介紹：
- 我國是世界上13個最貧水的國家之一，但我國具有3.2萬公里的海岸線，海水資源充足，而且沿海和中西部地區(qū)擁有極為豐富的地下苦咸水資源，因此，海水或苦咸水淡化是解決我國區(qū)域性水資源嚴重匱乏的重要途徑。 膜法海水淡化自上個世紀80年代被廣泛地應(yīng)用到海水淡化中以來，得到了迅速發(fā)展，最早應(yīng)用的是反滲透膜，近年來，為彌補反滲透膜的缺點，納濾成為海水淡化的一個研究熱點。在應(yīng)用的膜當(dāng)中，多數(shù)為醋酸纖維素復(fù)合膜和聚酰胺復(fù)合膜，但這些膜普遍具有耐氯性較差的缺點。因此，近年來，制備耐氯性能良好的復(fù)合膜受到重視，尤其是通過合成一些特殊的界面聚合反應(yīng)單體，特別是含芳香基團的多元胺或多元酰氯等，或者通過引入一些特殊的基團到膜上，來改變膜的抗氯性。 在上述的背景下，本作品的研究目的是制備出耐氯性能良好的復(fù)合納濾膜。為此從單體的結(jié)構(gòu)出發(fā)，將原商品膜制備中使用的對苯二胺中的兩個伯氨基通過分子設(shè)計換成了兩個仲氨基，因為仲氨基的反應(yīng)活性低于伯氨基，所以當(dāng)與氧化性的氯接觸時，其聚合膜的結(jié)構(gòu)不易被破壞，耐氯性能良好。為此，本作品提供了一種可用作制備耐氯性良好的復(fù)合納濾膜的新型單體，以及用其制備的復(fù)合納濾膜。 作品首先詳細介紹了新型單體對苯二甲酰哌嗪的合成方法以及后處理方法，然后介紹了表征方法和表征結(jié)果；接著詳細介紹了以對苯二甲酰哌嗪水相單體，均苯三甲酰氯為油相單體，聚醚砜超濾膜為底模，界面聚合制備復(fù)合納濾膜的方法；最后介紹了膜的脫鹽性能和耐氯性能的測定方法和測定結(jié)果。 作品為申請者在大學(xué)二年級的時候利用課余時間和寒暑假的時間進入實驗室，在學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新研究經(jīng)費和教師科研經(jīng)費的支持下完成的。 作品具有較強的創(chuàng)新性，在國內(nèi)公開發(fā)表的中文文獻中，未見關(guān)于“以對苯二甲酰哌嗪與均苯三甲酰氯采用界面聚合法制備復(fù)合納濾膜”方面的文獻報道。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 作品提供一種可用作制備耐氯性良好的復(fù)合納濾膜的新型單體，及用其制備復(fù)合納濾膜。此復(fù)合膜可用于海水淡化中，以彌補現(xiàn)商品膜耐氯性差的缺陷。 作品首先詳細介紹了新型單體對苯二甲酰哌嗪的合成方法及后處理方法，然后介紹了表征方法和表征結(jié)果；接著詳細介紹了以對苯二甲酰哌嗪水相單體，均苯三甲酰氯為油相單體，聚醚砜超濾膜為底模，界面聚合制備復(fù)合納濾膜的方法；最后介紹了膜的脫鹽性和耐氯性的測定方法和測定結(jié)果。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 本作品目的是制備出耐氯性良好的復(fù)合納濾膜，為此從單體結(jié)構(gòu)出發(fā)，將原商品膜制備中使用的對苯二胺中兩個伯氨基通過分子設(shè)計換成兩個仲氨基，因仲氨基反應(yīng)活性低于伯氨基，所以與氧化性氯接觸，其聚合膜結(jié)構(gòu)不易被破壞，耐氯性良好。 本作品合成含兩個仲氨基單體為對苯二甲酰哌嗪，是一種新型單體，在國內(nèi)正式發(fā)表的資料中還未見報道，將其作為水相單體，界面聚合法制成復(fù)合納濾膜，耐氯性測定結(jié)果表明其耐氯性高于現(xiàn)用商品膜。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 海水淡化主要有兩種方法：蒸餾法和膜法。近年來，為彌補反滲透膜的缺點，納濾成為海水淡化的一個研究熱點。目前界面聚合法是最常用的復(fù)合膜制備方法，很多商品化的海水淡化用復(fù)合膜都用界面聚合法制備，但這些膜普遍具有耐氯性較差的缺點。 為了制備出耐氯性能良好的納濾膜以應(yīng)用于海水淡化中，本作品合成了一種新型的界面聚合反應(yīng)單體，用此單體界面聚合法制備了新型的納濾膜，其耐氯性能高于現(xiàn)用的商品膜。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 合成了新單體對苯二甲酰哌嗪，以它為水相單體，均苯三甲酰氯（TMC）為油相單體，界面聚合法制備了復(fù)合納濾膜。納濾膜對不同鹽的截留順序為Na2SO4 > MgSO4 > MgCl2> NaCl，表明膜表面是帶負電的。耐氯性的測定結(jié)果表明復(fù)合納濾膜的耐氯性明顯高于商業(yè)上廣泛使用的對苯二胺復(fù)合納濾膜。
獲獎情況
- 準備投稿到《化學(xué)研究與應(yīng)用》雜志，其為中文核心期刊。
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
- 1.楊靜，曾憲琴，王麗紅,等.界面聚合法制備聚哌嗪酰胺復(fù)合納濾膜[J].化學(xué)研究與應(yīng)用，2010,22(4):456-460. 2.楊盛，張宇峰，張艷萍,等.聚哌嗪均苯三甲酰胺納濾復(fù)合膜的研究[J].天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008,27(5)：8-10,14. 3.武春瑞，楊法杰，顏春，等.新型耐高溫聚酰胺復(fù)合納濾膜的制備及性能研究[J].功能材料,2007,38(12):2025-2027,2031. 4.中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所.一種聚哌嗪酰胺納濾膜及其制備方法：中國，200810051136.X[P].2009-01-28. 5.魏菊.雜萘聯(lián)苯聚醚砜酮超濾膜及其復(fù)合膜的研究[D].遼寧：大連理工大學(xué)，2006. 6.孫楊.雜環(huán)聚芳醚復(fù)合膜制備以其在水處理中的研究[D].遼寧：大連理工大學(xué)，2008. 7.郭豪，張宇峰，杜啟云，等.聚酰胺/聚砜納濾中空纖維復(fù)合膜的截留性能[J].膜科學(xué)與技術(shù)，2008，28(5):28-32. 8.彭海媛,陳堅銳,曾振輝，等.以PAN超濾膜為基膜的復(fù)合膜制備與性能表征[J].福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2004，32(1):93-97.
同類課題研究水平概述
- 國內(nèi)已有采用哌嗪、苯二胺、乙二胺為水相單體制備納濾復(fù)合膜研究方面的文獻報道，但與本作品合成的水相單體不同；在國內(nèi)公開發(fā)表的中文文獻中，未見關(guān)于“以對苯二甲酰哌嗪與均苯三甲酰氯采用界面聚合法制備復(fù)合納濾膜”方面的文獻報道。
