聚苯并咪唑（PBI）渗透汽化膜的研究进展.pdfVIP

第34卷 第 5期 膜 科 学 与 技 术 Vo1．34 No．5 2014年 1O月 MEMBRANE SCIENCEAND TECHNOLOGY Oct．2014 聚苯并咪唑(PBI)渗透汽化膜的研究进展 夏玲玲 ，王 艳 (华中科技大学 化学与化工学院，武汉 430074) 摘要：聚苯并咪唑(PBI，polybenzimidazole)是一种高性能芳香族聚合物材料．由于具有突出 的耐化学性、热稳定性和机械性能，以及 良好的亲水性和可纺性，PBI成为一种很有前途的渗 透汽化分离膜材料．本文综述用于渗透汽化的PB1分离膜的研究进展，扼要介绍PBI渗透汽 化膜几种不同的形态，包括致密平板膜、单层中空纤维膜、双层中空纤维膜 以及混合基质膜，并 对不同形态的PBI膜进行对比；同时也阐述分析了交联、表面改性、共混、填充等多种改性方 法以及其对膜分离性能的影响．基于上述讨论，本文最后对PBI渗透汽化膜的发展方向和研 究前景进行 了总结． 关键词：PBI膜；渗透汽化分离；改性；膜形态 中图分类号：TQ028．8 文献标志码 ：A 文章编号：1O07—8924(2014)05-0116-09 渗透汽化 (pervaporation)是利用液体混合物 料在高温 (~350℃)下稳定的机械性能使其作为 中各组分在膜中溶解扩散性能的不同而实现分离的 燃料电池的质子交换膜材料具有独特的优势．相 比 一 种技术．液体混合物在饱和蒸汽压下送入膜分离 其它质子交换膜材料，当操作温度 80℃ 到 180℃ 器与膜接触，渗透物组分在膜两侧的化学位梯度差 时，PBI膜仍显示出突出的热稳定性和操作稳定 的推动下选择性地透过膜，并在膜下游汽化以实现 性[8]．同时，PBI拥有氢键的给体点和受体点 ¨9 ， 分离．与精馏等传统分离方法相比，用渗透汽化技术 能够与某些官能团发生特定的相互作用El1,123，进而 分离液体具有选择性高、环境友好以及能耗低等优 可以有针对性地对PBI膜材料进行改性，提高膜在 点[1]．有研究表明，在生物醇的分离应用方面，采 各个应用领域的性能．比如，利用 PBI的咪唑基与 用渗透汽化技术可节约高达 50 的能量_5]． 无机或者有机酸进行复合，可以有效的提高膜的质 与其它膜分离技术一样，渗透汽化分离技术的 子导电性Ⅲ1。 ．除此之外，PBI还被广泛地应用于 核心在于膜材料，其结构和物理化学性质对分离效 其它各种膜分离领域，如反渗透 (RO)[】 引、纳滤 果起着决定性的作用．有较高应用价值的膜材料不 (NF)[。 、超滤 (UF)_28]、正渗透 (FO)[27,z9]以及 仅应具有 良好的渗透性和选择性，而且应该具有稳 气体分离_l3。’]，在恶劣的操作环境下，其优势尤为 定的分离性能和较长的使用寿命_6]．因此，寻找开发 明显．自20世纪 70年代 ，PBI开始被用作 RO膜和 性能优 良的渗透汽化膜材料一直是该领域研究的热 血液透析，相关的成果被 Brinegar和Model等进行 点． 了总结[ ．到 80年代，Celanese公司的Bower PBI是一种高级的工程塑料，玻璃转化温度为 等发明了N取代 (碳化乙烯修饰)的PBI膜并用于 417℃[7]．由于具有突出的热稳定性、化学稳定性和 RO和UF领域 。．2006年，人们研发出对二氯苄 机械稳定性，PBI材料 自被Celanese公司首次开发 交联的PBI纳滤膜_3，目前已经被应用于从水中脱 以来就受到了广泛的关注[7]．在膜分离领