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Abstract
本研究旨在探討以聚胺基甲酸酯(polyurethane, PU) 薄膜進行有機物/有機物的分離效益與質傳現象,並研究添加環糊精於薄膜中的效應。本研究之分離對像包括二甲苯異構物混合液及乙苯/苯乙烯系統,內容涵蓋各種有機物在PU 薄膜中滲透蒸發之程序模擬(包含吸附程序、擴散程序)、及探討物種於薄膜中的交互作用與狀態;本研究也是本人過去的國科會計畫的延續。聚胺基甲酸酯(PU)是一種多用途的材料,是由二異氰酸鹽和聚羥基的多元醇(polyol)、以及當作鏈延長劑的二元醇所構成的聚合物。PU 的合成可藉由改變其單體成分而有多樣的特性,近年來被使用於滲透蒸發程序中。環糊精(cyclodextrin, CD)是常用來作為輔助輸送的載體,它在薄膜中可以選擇性地與某些化合物形成包埋的複合體,而與其他物種分離。吾人在過去的研究中發現摻入環糊精的衍生物(HP-β-CD)薄膜浸入等體積的苯/環己烷混合液中,苯的吸附量與擴散係數均比未添加HP-β-CD 者高,且滲透蒸發之選擇比從6.1 增加至10.7;同時苯的流通量甚高,深具工業應用潛力。因此本研究進ㄧ步探討將CD 加在不同結構的PU 薄膜中,探討其物理性質及於許多有機物系統之滲透蒸發的應用。本研究將使用不同化學結構的PU 薄膜作為分離苯/環己烷與二甲苯異構物之混合液的材質,並探討加入環糊精為載體的效應。研究中首先建立苯/環己烷與二甲苯異構物在不同溫度與組成份的吸附等溫線,並以Flory-Huggins 參數(均為濃度與溫度的函數)及其熱力學方程式模擬其吸附現象。其次由Fick』s law的擴散方程式、加上Lee-Thodos equation、Wilke-Chang equation、Vrentas-Duda 的自由體積理論推測苯/環己烷在薄膜各處的擴散係數,最後再以溶解-擴散模式模擬滲透蒸發時的質量傳輸(包括流通量、選擇率)以及滲透物在膜中的濃度分佈。本計畫並將比較多種商品化的PU 材質,得出最適化的膜材。並以不同厚度的薄膜進行滲透蒸發,驗證薄膜中物種的濃度分佈及探討薄膜厚度對流通量、選擇率的影響。同時進行的還包括利用各種儀器探討滲透物種於薄膜中的狀態,將其物/化性質的變化與Flory-Huggins 參數作相關性分析,如此也可由微觀的分析明瞭物種在薄膜中導致的變化,及其對薄膜特性(諸如玻璃轉化溫度、結晶度、自由體積分率等)的影響,對於建立吸附平衡的熱力學參數的物理意義提供另一觀點。
Project IDs
Project ID:PB9308-3557
External Project ID:NSC93-2214-E182-005
External Project ID:NSC93-2214-E182-005
Status | Finished |
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Effective start/end date | 01/08/04 → 31/07/05 |
Fingerprint
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