《基於分形理論成膜過程非線性動力學研究》是依託北京化工大學，由秦培勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於分形理論成膜過程非線性動力學研究
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：秦培勇
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
如何控制相轉化成膜條件得到所需要的膜結構與性能，是分離膜基礎研究中要解決的關鍵科學問題。現有基於穩態、線性理論模型不能對膜形成過程進行準確描述，因而還不能進行膜結構的精確設計和調控。建立準確的非線性成膜理論模型，成為實現基於理論方法進行膜結構設計與調控的關鍵。本項目研究一種新型基於分形理論膜結構設計與調控新方法。從微觀上揭示相轉化成膜過程非線性成膜機理的本質特徵，建立原位線上檢測濕法成膜過程動力學研究新方法，構建基於自相似的分形成膜理論動力學新模型。從巨觀上探索成膜過程動力學參數與膜結構、性能之間的定量化數學模型。建立成膜動力學參數/微觀膜結構/分離純化性能之間相互聯繫的橋樑，為分離膜結構設計提供理論基礎。
結題摘要
如何控制相轉化成膜條件得到所需的膜結構與性能，是分離膜基礎研究中要解決的關鍵科學問題。本項目針對雜萘聯苯聚醚碸（PPES）和聚醚碸（PES）鑄膜液體系，構建一種原位線上凝膠動力學測定新方法和新系統，該系統可以實現:(1)原位觀測和記錄凝膠過程中膜孔生成及膜結構演化發展過程；(2)測定凝膠前鋒位移隨時間變化的關係。研究聚合物在成膜過程中的構象變化；研究發現聚合物特性粘數、鑄膜液體系粘度及其相圖與其組成及分子結構之間存在相關性；添加劑的加入改變了高分子在鑄膜液中的伸展狀態，鑄膜液的粘度越大，高分子在鑄膜液中趨向捲縮狀態，鑄膜液體系的熱力學穩定性越差；從相圖可以看出三種添加劑對膜結構的影響順序為PVP＞PEG＞Tween。研究了PPES和PES成膜過程動力學參數與膜結構、性能之間的關係；研究發現，隨著聚合物濃度升高，鑄膜液體系粘度上升，凝膠速度下降；溶劑的溶劑化作用越強，聚合物分子間的作用力越小，生成膜的表皮層較厚並且網路孔的孔徑較小；隨著添加劑Tween含量增加，相分離逐漸加劇，凝膠速度逐漸增加。以上結果為非線性成膜動力學理論提供方法基礎。
