壳聚糖海藻酸钠／聚丙烯腈聚离子复合膜渗透汽化分离乙酸乙酯水溶液

第 4 期马 晓 华 等 : 壳 聚 糖 海 藻 酸 钠 / 聚 丙 烯 腈 聚 离 子 复 合 膜 渗 透 汽 化 分 离 乙 酸 乙 酯 水 溶 液67式 中 m 0 和 m 1 分 别 为 干 膜 和 溶 胀 膜 的 质 量 ,g.14 膜 的 表 征利 用 傅 立 叶 变 换 红 外 光 谱 仪 对 CS、SA、CS/SA聚 离 子 均 质 膜 活 性 表 层 进 行 表 征 . 用 Nicolet(NExuS47O) 衰 减 全 反 射 (ATR) 附 件 测 定 试 样 处 理前 后 的 红 外 吸 收 谱 .15 膜 渗 透 汽 化 性 能 测 试通 常 采 用 渗 透 通 量 J 和 分 离 系 数 α 表 征 膜 的 处理 能 力 和 分 离 效 率 .J=m/(ct) (2)α= Y A/Y B(3)X A /X B式 中 :m 为 透 过 液 的 总 质 量 ,g;c 为 膜 的 有 效 渗 透 面积 2826cm 2 ;t 为 收 集 一 定 透 过 液 所 需 的 时 间 ,h;Y A与 Y B 分 别 为 渗 透 物 中 A 与 B2 种 组 分 的 质 量 分 数 ;X A 与 X B 分 别 为 原 料 液 中 A 与 B2 种 组 分 的 质 量分 数 .2 结 果 与 讨 论21 CS/SA 膜 溶 胀 性 能SA 含 量 对 CS/SA 聚 离 子 均 质 膜 在 乙 酸 乙 酯水 溶 液 中 溶 胀 性 能 的 影 响 如 图 1 所 示 . 由 图 1 可知 :SA 质 量 分 数 和 乙 酸 乙 酯 水 溶 液 中 水 质 量 分 数对 CS/SA 聚 离 子 均 质 膜 的 溶 胀 性 有 较 大 的 影 响 .CS/SA 聚 离 子 均 质 膜 的 溶 胀 度 随 乙 酸 乙 酯 水 溶 液中 水 质 量 分 数 的 增 加 而 增 大 , 随 着 SA 质 量 分 数 的增 加 而 减 小 .40℃、SA 质 量 分 数 为 20% 的 CS/SA聚 离 子 均 质 膜 在 乙 酸 乙 酯 质 量 分 数 为 97% 的 水 溶液 中 溶 胀 度 可 达 51%. 这 是 因 为 SA 和 CS 之 间 发生 聚 离 子 反 应 , 从 而 形 成 聚 电 解 质 复 合 物 ,2 个 组分 之 间 存 在 着 强 烈 的 相 互 作 用 , 当 料 液 中 水 含 量增 大 时 , 膜 也 不 会 因 溶 胀 度 的 不 断 增 大 而 溶 解 . 同时 , 聚 电 解 质 复 合 物 中 的 离 子 基 团 主 要 以 离 子 对的 形 式 存 在 于 膜 中 , 主 链 的 分 子 骨 架 对 离 子 对 有一 定 的 屏 蔽 作 用 , 使 离 子 对 与 水 分 子 的 溶 剂 化 作用 受 到 了 一 定 的 阻 碍 . 当 乙 酸 乙 酯 分 子 与 水 分 子相 结 合 , 引 起 膜 的 分 子 链 重 排 , 使 分 子 链 的 构 象 更加 舒 展 , 从 而 使 溶 胀 度 增 加 .22 膜 表 层 FT IR 分 析CS、SA 和 CS/SA 均 质 膜 表 层 的 FT IR 谱 图 如图 2 所 示 . 由 图 2 的 CS 谱 图 可 知 :3346cm -1 处 重叠 而 增 宽 的 多 层 吸 收 峰 , 是 由 形 成 氢 键 缔 合 的 —OH和 —NH 的 伸 缩 振 动 吸 收 峰 构 成 的 , 使 其 伸 缩 峰 出 现在 较 宽 的 频 率 范 围 内 ;2929cm -1 处 为 不 对 称 —CH 3和 不 对 称 —CH 2 伸 缩 峰 ;1657cm -1 处 为 较 强 的 酰 胺Ⅰ 吸 收 峰 ,1541cm -1 处 为 较 强 的 酰 胺 Ⅱ 吸 收 峰 ;1390cm -1处 是 —CH 2 弯 曲 振 动 吸 收 峰 ;1072cm -1处 为 醇 —OH 的 伸 缩 振 动 吸 收 峰 . 由 图 2 的 SA 谱 图可 知 :1662 和 1433cm -1处 是 —COO - 的 不 对 称 和 对称 强 伸 缩 振 动 吸 收 峰 ;1047cm -1 处 为 —OH 基 的 伸缩 振 动 吸 收 峰 . 由 图 2 的 CS/SA 聚 离 子 均 质 膜 谱 图可 知 :1620 和 1421cm -1处 是 —COO - 的 不 对 称 和 对称 强 伸 缩 振 动 吸 收 峰 ;1047cm -1 处 为 醇 —OH 的 伸缩 振 动 吸 收 峰 .SA 的 —COOH 官 能 团 和 CS 的 —NH 2官 能 团 发 生 聚 离 子 反 应 . 在 聚 离 子 复 合 物 的 形 成 过程 中 ,SA 和 CS 分 子 间 的 氢 键 也 得 到 了 增 强 .图 2 CS、SA 和 CS/SA 均 质 膜 表 层 红 外 光 谱Fig.2 FTIRspectraofCS,SAandCS/SAhomogeneousmembranes图 1 SA 质 量 分 数 对 CS/SA 聚 离 子 均 质 膜 溶 胀 性 的 影 响Fig.1 EfectsofSAconcentrationontheswelingdegreeofCS/SApolyionhomogenousmembranes23 料 液 和 SA 质 量 分 数 对 聚 离 子 复 合 膜 分 离 性能 的 影 响40℃、 乙 酸 乙 酯 水 溶 液 浓 度 和 聚 离 子 复 合 膜 中SA 含 量 对 膜 渗 透 汽 化 性 能 的 影 响 如 图 3 所 示 . 由 图 3可 知 : 随 着 乙 酸 乙 酯 水 溶 液 中 水 质 量 分 数 的 增 加 ,CS SA/PAN 聚 离 子 复 合 膜 的 渗 透 通 量 增 大 , 这 是 因为 随 着 料 液 中 水 质 量 分 数 的 增 加 , 膜 的 溶 胀 度 增 加 ,