渗透物小分子在致密高聚物膜内传递行为的研究(Ⅱ)动态吸附行为

推导出了整个扩散区的扩散方程和动态吸附初期的吸附方程 ,实验研究并分析了CH2 Cl2 、CH3OH、CH3CH2 OH和H2 O 4种渗透物小分子在不同厚度的聚酰亚胺高聚物膜内的动态吸附行为 ,并计算出了反常扩散指数dw.     

改进的Vrentas-Duda扩散模型及其应用(Ⅰ)预测弱极性分子在聚合物膜中的扩散系数

在膜分离过程中,渗透物分子在聚合物膜内的扩散过程,是影响聚合物膜分离性能的关键因素.详细考察了目前被广泛使用的Vrentas-Duda扩散模型,对其进行改进,提出了新的计算ζ的公式.根据新提出的公式,对聚苯乙烯/甲苯(PS/toluene)、聚苯乙烯/乙苯(PS/ethylbenzene)、聚乙酸乙烯酯/甲苯(PVAc/toluene)3种体系中弱极性渗透物分子的扩散系数进行了预测,其较之原Vrentas-Duda扩散模型、Ju改进的Vrentas-Duda扩散模型有更好的预测结果.     

渗透蒸发传质理论与模型(Ⅰ) 穿膜传质模型

首先介绍了渗透蒸发传质的分类和概况,然后系统评述了渗透蒸发穿膜传质过程的常用模型如经验模型、溶解扩散模型(包括基于溶解扩散模型的Meyer-Blumenroth半经验模型、Qi模型等)、孔流模型、虚拟相变溶解扩散模型、不可逆热力学模型、Maxwell-Stefan模型、分子模拟等.     

聚酰亚胺渗透汽化膜的研究(Ⅰ)膜的制备和结构对动态吸附特性的影响

以2种二酐，3种二胺为单体，两步法制备了6种不同结构的聚酰亚胺均质膜，通过红外光谱和元素分析证实了其重复单元的分子结构，测定了这几种膜的物理性质和对水蒸气的动态吸附性能，并计算出其反常扩散指数dw。实验表明，随着聚合物二胺单元分子结构的变化，按MDA、ODA、PDA的顺序，密度逐渐变大，链间距逐渐减小，链堆砌变得紧密，水蒸气在膜中的吸附和扩散也变慢，并出现从正常扩散到反常扩散的过渡现象。     

聚酰亚胺渗透汽化膜的研究(Ⅲ)水蒸气小分子在PI膜中的传质行为

以2种二酐、2种二胺为单体,制备了4种不同结构的聚酰亚胺(PI)均质膜;用建立的动态吸附／脱附实验装置测定水蒸气在PI膜中的吸附／脱附行为;考察了不同结构的PI膜对水蒸气吸附／脱附的影响;计算了反常扩散指数;研究了温度对水蒸气在聚酰亚胺膜(PI)中扩散系数的影响．分析了扩散系数与温度和聚合物重复单元的摩尔自由体积之间的关系．研究结果表明:水蒸气小分子在PI膜中的扩散系数随着温度增加而增加,随着聚合物重复单元摩尔自由体积的增加,扩散系数也呈上升的趋势．     

氧原子在Pt/Ni(111)合金表面扩散和次表面渗透的密度泛函理论研究

氧原子在Pt(111)/Ni(111)合金表面及其次表面的吸附、扩散和渗透是理解燃料电池阴极材料表面氧化的基础。研究人员采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了氧原子的吸附、扩散和渗透过程。结果表明:氧原子在纯金属表面更容易发生扩散,在Pt(111)-skin-Pt3Ni表面吸附后更容易跨越势垒向材料内部渗透。     

壳聚糖-聚磷酸钠聚离子复合物渗透汽化膜的研究(Ⅰ)聚离子复合物膜的制备及特性表征

用长链聚阳离子电解质壳聚糖和短链聚阴离子聚磷酸钠为膜材料,采用聚离子复合反应的方法制备出一种新型渗透汽化透水膜--壳聚糖-聚磷酸钠聚离子复合物膜.用红外光谱对膜的化学结构进行了分析,证实壳聚糖和聚磷酸钠确实发生了聚离子复合反应,形成了壳聚糖长链分子与聚磷酸钠短链分子相互缠结的网状结构.以乙醇-水体系为研究对象,考察了组分在膜内的溶解度和溶解分配关系随体系中乙醇浓度变化的关系,这种溶解过程的热力学分配关系直接支配着膜的渗透汽化分离性能.     

锌表面Mo(W)-S-Zn簇合物转化膜的XPS和AES研究

在锌表面获得了多种不同颜色且具有金属光泽的不溶性Mo(W)-S-Zn簇合物转化膜.所获膜层具有良好的耐蚀性能和装饰效果,加热处理后颜色将发生变化,加速腐蚀试验结果表明,金黄色膜耐蚀性最佳.FT-IR、FT-Raman、XPS和AES分析表明,该膜层厚度约为60 nm.钼在膜表面的价态为+6价,而在膜内则以+6、+4价共存.从AES深度分布曲线可知,其组织为32.5%Zn,19.3%Mo,39.4%S,8.5%O.膜为多分子层组成的复杂体系,其颜色是各组分统计分布的结果.     

In(Ⅲ)-MOF改性聚酰胺复合正渗透膜的制备及其耐污染性能研究

首先将一定量的金属盐In(NO_3)_3·6H_2O与三齿羧酸配体H_3CTTA溶解于N,N-二甲基甲酰胺中,利用溶剂热法制备得到In(Ⅲ)-MOF晶体,即BUT-172;然后通过界面聚合法将制备的MOF颗粒添加到聚酰胺活性分离层中,得到BUT-172改性的聚酰胺复合正渗透膜.并进一步研究了不同比例的BUT-172颗粒添加到油相溶液中对聚酰胺复合正渗透膜结构和性能的影响.结果表明,BUT-172颗粒的引入为水分子的扩散提供了额外的通道,使得改性聚酰胺复合正渗透膜的水通量获得极大的提升,且当添加量为质量分数0.04%时,改性膜在拥有较高水通量的同时具有低的盐水比.以腐殖酸进行的耐污染性研究表明,改性膜具有更好的耐污染性且污染后的膜通过简单清洗即可恢复性能.     

聚酰亚胺渗透汽化膜的研究(Ⅳ)模型研究膜材料性质及膜中传质行为

依据改进的Scatchard-Hildebrand模型、Flory-Huggins理论、线性粘弹性理论,通过建立的传质模型计算298.15 K和308.15 K下,水蒸气小分子在PI膜中的吸附/脱附曲线.通过计算杨氏模量,研究了PI的玻璃化温度与杨氏模量的关系,以及PI结构对杨氏模量的影响.通过计算无限稀扩散系数D0,研究温度和PI的结构对无限稀扩散系数D0的影响.研究结果表明:模型能很好的预测水蒸气在PI膜中的传质行为,模型最大误差小于9%,平均误差小于4%,计算结果较好,进一步验证了所建模型的准确性.     

壳聚糖-聚磷酸钠聚离子复合物渗透汽化膜研究(Ⅱ)聚合条件和操作条件对膜分离性能的影响

选用聚阳离子电解质壳聚糖和聚阴离子电解质聚磷酸钠为膜材料，采用聚离子复合反应的方法制备出了一种新型的渗透汽化透水膜：壳聚糖—聚磷酸钠复合物膜(CS—SPP)，通过控制聚离子反应的条件如聚磷酸钠浓度，反应时间，从而改变聚离子反应程度，制备出了不同性能的聚离子膜．研究了壳聚糖-聚磷酸钠聚离子膜分离乙醇／水溶液的特性，探讨了聚离子反应条件、操作条件对膜分离性能的影响．     

基于聚乙烯醇的聚电解质渗透汽化膜的研究(Ⅰ)聚电解质的合成

以聚乙烯醇为基材合成了不同取代度的阳离子聚乙烯醇和磷酸酯化阴离子聚乙烯醇,初步研究了反应条件对取代度的影响.采用这两种材料制备了聚电解质复合物,并研究了这种复合物在水中的溶解性.     

分离有机/有机混合物的PVA、CA系列膜及其渗透汽化性能研究(Ⅱ) 成膜条件对渗透汽化性能的影响

用溶剂完全蒸发法制备了PVA复合膜 .经对MTBE/MeOH混合物的分离实验得到了PVA复合膜的最佳成膜条件 ,即 :铸膜液中PVA、马来酸浓度分别为 7%、3% ,热处理温度130～ 15 0℃ .在 1%～ 2 %丙酮水溶液中浸泡处理 4～ 8h ,CTA中空纤维RO膜被改性成渗透汽化膜 .CTA中空纤维膜的分离性能优于其它醋酸纤维素系列膜 ,PVA/CA复合膜的性能优于PVA/PAN复合膜和CA/PAN复合膜     

Na在XC3(X=B,N,P)掺杂石墨烯表面吸附与扩散行为的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,对Na在本征石墨烯(PG)和掺杂单层石墨烯(BC_3、NC_3、PC_3)表面的吸附结构、电子性质和扩散行为进行了详细的理论计算。结果表明,由于磷掺杂体系(PC_3)P-C键剧烈变化,PG中原有的平面结构消失;而硼、氮掺杂(BC_3和NC_3)对PG结构的影响很小,B-C键和N-C键变化不显著,BC_3和NC_3仍然能维持PG的平面结构,并且没有正反面之分。电子结构计算表明,PG、BC_3和NC_3体系分别呈现半金属、p型掺杂和n型掺杂特征,而PC_3表现出金属性;然而,在Na吸附后所有的材料都表现出金属性。进一步的吸附能计算发现磷、硼掺杂(PC_3和BC_3)能够有效改善石墨烯的储Na容量,从扩散机制的研究发现,Na在PC_3掺杂体系表面的扩散能垒较小,仅为0.081 5 eV,有利于Na在PC_3掺杂石墨烯表面的传输和扩散,是一种潜在的钠离子电池负极材料。     

四(4-磺酸苯基)-卟啉在聚4-乙烯基吡啶接枝的乙烯-乙烯醇膜表面的吸附和自组装行为

四(4-磺酸苯基)-卟啉(TPPS)是一种水溶性卟啉,在一定条件下可以自组装形成超分子聚集体,将这种超分子聚集体与膜材料相结合,可以形成超分子负载膜。文中以乙烯-乙烯醇共聚物(EVAL)为膜材料,4-乙烯基吡啶(4VP)为单体,采用紫外辐照表面接枝法制备了表面带有P4VP接枝链的EVAL-P4VP接枝膜,利用非共价键作用将TPPS负载于EVAL原膜及EVAL-P4VP接枝膜上,研究了p H值、离子强度、接枝率等因素对TPPS吸附过程以及TPPS在膜表面存在形态和自组装行为的影响。结果表明,TPPS溶液中自身聚集及离子强度的增加对其在膜上的吸附产生不利影响;吸附过程可用Langmuir等温吸附模型进行描述;接枝率的增加、p H值的减小和吸附量的增加有利于TPPS在接枝膜表面形成J-聚集体。