醋酸纖維素正滲透膜的制備及其性能研究.pdf

1、正滲透(FO)過程是近些年發(fā)展起來的一種新型滲透驅(qū)動膜分離過程，它具有低能耗、高分離效果、低膜污染、常溫常壓下運行等優(yōu)點，使其在諸多領域中都有很好的應用前景。本文立足于制備高性能的正滲透膜，通過相轉(zhuǎn)化法制備醋酸纖維素(CA)正滲透膜，以聚酯篩網(wǎng)為支撐材料，考察了不同制膜條件對膜結(jié)構(gòu)和性能的影響；探索了不同操作條件對汲取液溶質(zhì)反向擴散通量的影響；在實驗室條件下對制備的CA正滲透膜進行了橙汁濃縮應用研究，并考察了濃縮過程中的膜污染情況。

2、r>　　 通過改變CA濃度、環(huán)境濕度、凝膠浴溫度、熱處理溫度以及在CA中添加不同比例的三醋酸纖維素(CTA)制備了不同性能的正滲透膜。結(jié)果表明，不同聚合物的濃度對膜孔的大小有重要影響，通過比較不同濃度CA，發(fā)現(xiàn)CA的濃度越高，正滲透膜的水通量越低，而截留率越高；環(huán)境濕度對于CA正滲透膜性能也有一定的影響，膜的水通量隨著濕度的增加先增大后降低，因此存在一個最佳濕度，在大約70％濕度下所制的膜性能最佳，水通量達到5.0 Lm-2h-1左右

3、；凝膠浴溫度的提高會使通量有一定的降低，在0℃下凝膠，水通量最高，達到了5.3 Lm-2h-1；熱處理會使醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)趨于更為穩(wěn)定的狀態(tài)，也會在一定程度上使膜孔收縮，隨著熱處理溫度的升高，水通量逐漸降低，截留率升高；在CA中添加CTA，會改善膜的性能，通過考察CA與CTA配比為1:1、3:1、5:1、7:1以及純CA的鑄膜液所制備的正滲透膜，發(fā)現(xiàn)隨著CA含量的增加，水通量先升高后降低，而截留率隨之升高，最終得到最佳的制膜條件是：C

4、A濃度為10.4％～13.9％(體積分數(shù))，環(huán)境濕度為70％下使溶劑揮發(fā)30s，凝膠浴溫度0～15℃，之后在50～60℃的水浴中進行熱處理。此外，在CA中添加CTA，添加比例為3:1時，制得的膜水通量最高。
　　 研究了正滲透過程中的汲取液溶質(zhì)的反向擴散現(xiàn)象。結(jié)果表明：不同的汲取液溶質(zhì)對膜性能的影響存在著差異性，二價鹽作為汲取液溶質(zhì)時，反向擴散通量較一價鹽低；正滲透過程中不同的膜方位對水通量也會產(chǎn)生一定的影響，實驗中汲取液朝向膜

5、致密層(PRO模式)時，水通量較高，在8.0 Lm-2h-1左右達到穩(wěn)定值，反向擴散通量也較小，只有0.4 molm-2h-1；汲取液濃度的大小對水通量的大小和溶質(zhì)的反向擴散通量有關系密切，隨著汲取液濃度的增大，滲透驅(qū)動力增大，正滲透水通量由5.0 Lm-2h-1增大到9.2 Lm-2h-1，而反向擴散通量由0.5molm-2h-1增加到1.9 molm-2h-1。
　　 將所制備的醋酸纖維素正滲透應用于橙汁的濃縮研究。結(jié)果表明

6、：3 mol/L葡萄糖與2 mol/L NaCl配制的混合液作為汲取液時，通量較大，且最終濃縮所達到的總可溶物較大，濃縮14 h后總可溶物由11.5°Brix上升到40.5°Brix，并且相對于2 mol/L NaCl來說，NaCl的反向擴散通量明顯降低；通過比較不同的膜方位，PRO模式產(chǎn)生的濃縮的內(nèi)濃差極化對水通量的影響要小于汲取液朝向支撐層(FO模式)產(chǎn)生的稀釋的內(nèi)濃差極化，水通量會較高；在濃縮過程中存在較輕的膜污染，清洗之后通量基