基本信息
- 项目名称：
- 对苯二甲酰哌嗪的合成及其复合纳滤膜制备的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 近年来，为弥补反渗透膜的缺点，纳滤成为海水淡化的一个研究热点。目前界面聚合法是最常用的复合膜制备方法，很多商品化的海水淡化用复合膜都用界面聚合法制备，但这些膜普遍具有耐氯性较差的缺点。本作品合成了新单体对苯二甲酰哌嗪，以它为水相单体，均苯三甲酰氯（TMC）为油相单体，界面聚合法制备了复合纳滤膜。耐氯性的测定结果表明复合纳滤膜的耐氯性明显高于商业上广泛使用的对苯二胺复合纳滤膜。
- 详细介绍：
- 我国是世界上13个最贫水的国家之一，但我国具有3.2万公里的海岸线，海水资源充足，而且沿海和中西部地区拥有极为丰富的地下苦咸水资源，因此，海水或苦咸水淡化是解决我国区域性水资源严重匮乏的重要途径。 膜法海水淡化自上个世纪80年代被广泛地应用到海水淡化中以来，得到了迅速发展，最早应用的是反渗透膜，近年来，为弥补反渗透膜的缺点，纳滤成为海水淡化的一个研究热点。在应用的膜当中，多数为醋酸纤维素复合膜和聚酰胺复合膜，但这些膜普遍具有耐氯性较差的缺点。因此，近年来，制备耐氯性能良好的复合膜受到重视，尤其是通过合成一些特殊的界面聚合反应单体，特别是含芳香基团的多元胺或多元酰氯等，或者通过引入一些特殊的基团到膜上，来改变膜的抗氯性。 在上述的背景下，本作品的研究目的是制备出耐氯性能良好的复合纳滤膜。为此从单体的结构出发，将原商品膜制备中使用的对苯二胺中的两个伯氨基通过分子设计换成了两个仲氨基，因为仲氨基的反应活性低于伯氨基，所以当与氧化性的氯接触时，其聚合膜的结构不易被破坏，耐氯性能良好。为此，本作品提供了一种可用作制备耐氯性良好的复合纳滤膜的新型单体，以及用其制备的复合纳滤膜。 作品首先详细介绍了新型单体对苯二甲酰哌嗪的合成方法以及后处理方法，然后介绍了表征方法和表征结果；接着详细介绍了以对苯二甲酰哌嗪水相单体，均苯三甲酰氯为油相单体，聚醚砜超滤膜为底模，界面聚合制备复合纳滤膜的方法；最后介绍了膜的脱盐性能和耐氯性能的测定方法和测定结果。 作品为申请者在大学二年级的时候利用课余时间和寒暑假的时间进入实验室，在学校大学生创新研究经费和教师科研经费的支持下完成的。 作品具有较强的创新性，在国内公开发表的中文文献中，未见关于“以对苯二甲酰哌嗪与均苯三甲酰氯采用界面聚合法制备复合纳滤膜”方面的文献报道。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 作品提供一种可用作制备耐氯性良好的复合纳滤膜的新型单体，及用其制备复合纳滤膜。此复合膜可用于海水淡化中，以弥补现商品膜耐氯性差的缺陷。 作品首先详细介绍了新型单体对苯二甲酰哌嗪的合成方法及后处理方法，然后介绍了表征方法和表征结果；接着详细介绍了以对苯二甲酰哌嗪水相单体，均苯三甲酰氯为油相单体，聚醚砜超滤膜为底模，界面聚合制备复合纳滤膜的方法；最后介绍了膜的脱盐性和耐氯性的测定方法和测定结果。
科学性、先进性及独特之处
- 本作品目的是制备出耐氯性良好的复合纳滤膜，为此从单体结构出发，将原商品膜制备中使用的对苯二胺中两个伯氨基通过分子设计换成两个仲氨基，因仲氨基反应活性低于伯氨基，所以与氧化性氯接触，其聚合膜结构不易被破坏，耐氯性良好。 本作品合成含两个仲氨基单体为对苯二甲酰哌嗪，是一种新型单体，在国内正式发表的资料中还未见报道，将其作为水相单体，界面聚合法制成复合纳滤膜，耐氯性测定结果表明其耐氯性高于现用商品膜。
应用价值和现实意义
- 海水淡化主要有两种方法：蒸馏法和膜法。近年来，为弥补反渗透膜的缺点，纳滤成为海水淡化的一个研究热点。目前界面聚合法是最常用的复合膜制备方法，很多商品化的海水淡化用复合膜都用界面聚合法制备，但这些膜普遍具有耐氯性较差的缺点。 为了制备出耐氯性能良好的纳滤膜以应用于海水淡化中，本作品合成了一种新型的界面聚合反应单体，用此单体界面聚合法制备了新型的纳滤膜，其耐氯性能高于现用的商品膜。
学术论文摘要
- 合成了新单体对苯二甲酰哌嗪，以它为水相单体，均苯三甲酰氯（TMC）为油相单体，界面聚合法制备了复合纳滤膜。纳滤膜对不同盐的截留顺序为Na2SO4 > MgSO4 > MgCl2> NaCl，表明膜表面是带负电的。耐氯性的测定结果表明复合纳滤膜的耐氯性明显高于商业上广泛使用的对苯二胺复合纳滤膜。
获奖情况
- 准备投稿到《化学研究与应用》杂志，其为中文核心期刊。
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1.杨静，曾宪琴，王丽红,等.界面聚合法制备聚哌嗪酰胺复合纳滤膜[J].化学研究与应用，2010,22(4):456-460. 2.杨盛，张宇峰，张艳萍,等.聚哌嗪均苯三甲酰胺纳滤复合膜的研究[J].天津工业大学学报，2008,27(5)：8-10,14. 3.武春瑞，杨法杰，颜春，等.新型耐高温聚酰胺复合纳滤膜的制备及性能研究[J].功能材料,2007,38(12):2025-2027,2031. 4.中国科学院长春应用化学研究所.一种聚哌嗪酰胺纳滤膜及其制备方法：中国，200810051136.X[P].2009-01-28. 5.魏菊.杂萘联苯聚醚砜酮超滤膜及其复合膜的研究[D].辽宁：大连理工大学，2006. 6.孙杨.杂环聚芳醚复合膜制备以其在水处理中的研究[D].辽宁：大连理工大学，2008. 7.郭豪，张宇峰，杜启云，等.聚酰胺/聚砜纳滤中空纤维复合膜的截留性能[J].膜科学与技术，2008，28(5):28-32. 8.彭海媛,陈坚锐,曾振辉，等.以PAN超滤膜为基膜的复合膜制备与性能表征[J].福州大学学报(自然科学版)，2004，32(1):93-97.
同类课题研究水平概述
- 国内已有采用哌嗪、苯二胺、乙二胺为水相单体制备纳滤复合膜研究方面的文献报道，但与本作品合成的水相单体不同；在国内公开发表的中文文献中，未见关于“以对苯二甲酰哌嗪与均苯三甲酰氯采用界面聚合法制备复合纳滤膜”方面的文献报道。
