改質聚苯并咪唑高分子薄膜及其應用於滲透蒸發分離程序之研究

Surface-modified polybenzimidazole membranes for liquid-liquid pervaporation separation

韓易臻(Yi-Jen Han)

指導教授 ： 劉英麟

國立清華大學/工學院/化學工程學系/碩士(2013年)

摘要

本研究針對聚苯并咪唑(PBI)高分子薄膜進行改質，以應用於滲透蒸發分離程序。第一部分係利用化學反應將幾丁聚醣(CS)高分子鏈接枝於PBI薄膜表面，以增進其表面親水性，所得到的PBI高分子薄膜應用於異丙醇水溶液的滲透蒸發脫水程序，並利用不同進料組成與進料溫度，探討其分離效能與薄膜穩定性，而本研究結果改質後PBI-CS薄膜於滲透量上提升約1.6倍，且其分離效能並未降低，並且本研究之PBI-CS薄膜於廣泛的進料濃度下(30 wt%至90 wt% IPA水溶液)與廣泛的進料操作溫度(25℃至70℃)下皆有相當好的薄膜穩定性。第二部分係利用具有benzoxazine反應官能基之高分子PBz作為交聯劑，先將PBI薄膜交聯後，再利用表面引發自由基聚合反應將親水性的聚磺酸化苯乙烯高分子鏈接枝於交聯的PBI薄膜表面，同時增加薄膜的穩定性和親水性，以改善PBI膜應用於四氫呋喃(THF)水溶液的滲透蒸發脫水程序，而本研究表面改質之親水性的聚磺酸化苯乙烯高分子鏈薄膜(PBI/30 wt% PBz-PNaSS)於滲透量上對於進料濃度為70 wt%至90 wt% THF水溶液可節省約30%能源消耗，並且於廣泛的進料操作溫度(25℃至55℃)下皆能有相當好的薄膜穩定性。

關鍵字

滲透蒸發 ； 聚苯并咪唑高分子薄膜 ； 表面改質

參考文獻

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