磺化聚砜膜水/盐传输性能的调控

为了更好地调控磺化聚砜膜的水/盐传输性能,采用溶剂挥发法制备出致密的磺化聚砜膜,并研究磺酸基团含量对膜性能的影响。以溶解-扩散理论为基础,研究磺化度较低的磺化聚砜膜的水渗透系数、水溶解度系数、水扩散系数、盐渗透系数、盐溶解度系数和盐扩散系数。结果表明:相对磺化度较高的BPS(H)膜,磺化度较低的BPS(H)膜的水溶解度系数较低,水渗透系数、水扩散系数、盐渗透系数、盐溶解度系数和盐扩散系数随之降低;在相同磺化度的BPS(H)膜中,酸型膜的水和盐的渗透、扩散和溶解度系数都比盐型膜的要高;BPSH-10膜的水溶解度系数为0.13,其扩散水渗透系数为1.00×10^(-7) cm^(2)/s,达到了相对较高的水平。不同磺化度的膜吸水率越高,水渗透和盐渗透系数越高,水/盐选择性越低。

N-取代对聚苯并咪唑水/盐传输行为的影响研究

为了解N-取代对聚苯并咪唑(PBI)水/盐传输行为的影响,考虑PBI中咪唑环上的N―H键较为活泼,选择3种具有可对比性的N-取代基团(对联苯甲酰基、对联苯磺酰基、丁烷基)与PBI中N―H基团反应,用核磁、傅里叶红外光谱、X-射线衍射、示差扫描量热和表面电势考察了N-取代后PBI的物化性质,并以溶解-扩散理论为基础,研究不同N-取代基团对PBI聚合物膜的水/盐传输行为的影响.研究结果表明,N-取代改性使聚合物链之间的相互作用降低,聚合物分子链间距增大,同时膜表面电负性增强.同时,与PBI相比,N-取代改性使得PBI分子链间产生更大的自由体积空穴,增加了水的传输通道,并提高亲水基团的可及性而降低自由水的含量,从而能够有效提高PBI膜的水/盐溶解、扩散和渗透选择性.其中,对联苯磺酰基其扩散水渗透系数与PBI相比提高了30倍,表现出最优异的水/盐传输性质.为了解聚合物改性对PBI水/盐传输性质的影响,也为未来面向脱盐高性能聚合物的分子结构设计提供了参考.