PPESK中空纖維超濾膜、納濾膜的研究.pdf

1、含二氮雜萘酮結(jié)構(gòu)的聚芳醚砜酮是本研究組開發(fā)的新材料，具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，良好的溶解性、成膜性、機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，是一種用于制備超濾膜和納濾膜的新型材料。本文以聚醚砜酮為膜材料研究了不同體系的相分離行為和不同的鑄膜液體系對中空纖維膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)合線性濁點關(guān)系(LCP關(guān)系)，根據(jù)濁點測定實驗，通過三元相圖研究了不同溫度下非溶劑添加劑(NSA：乙醇、乙二醇、乙二醇甲醚、一縮二乙二醇等)對PPESK鑄膜液體系的相分離行為。根據(jù)

2、溶解度參數(shù)和相分離曲線，確定了論中使用的七種非溶劑添加劑在20℃時的凝膠能力強弱順序。 本文以PPESK為膜材料，NMP為溶劑，水為凝膠劑，選用乙二醇甲醚(EGME)、一縮二乙二醇(DegOH)、丁酮(MEK)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)等有機物和LiNO3作為鑄膜液體系的非溶劑添加劑，系統(tǒng)地研究了聚合物濃度、添加劑種類和添加劑含量等對PPESK中空纖維超濾膜結(jié)構(gòu)和性能的影響，制備了一系列具有不同孔徑和通量的新型聚芳醚砜酮中空纖

3、維超濾膜。實驗中制備的具有不同形態(tài)(指狀或海綿狀)的非對稱超濾膜，在0.1MPa下，純水通量在44-817L·m-2·h-1之間，可截留不同分子量的聚乙二醇(PEG2000-PEG20,000)。將實驗中制備的PPESK中空纖維超濾膜用于100mg/LPEG10,000水溶液的分離，當(dāng)操作溫度由15℃升高到100℃時，PPESK中空纖維超濾膜的水通量提高近2倍，而溶質(zhì)截留率的變化不是很明顯。 為了提高PPESK中空纖維膜的親水性

4、，本文將親水性的SPPESK與PPESK共混采用相轉(zhuǎn)化的方法制得了中空纖維共混超濾膜，研究了不同的鑄膜液體系以及制膜工藝對共混超濾膜結(jié)構(gòu)和性能的影響，并測定了不同非溶劑在不同溫度下的混溶度參數(shù)，以及共混超濾膜對BSA溶液的抗污染性能。研究表明：幾種常用的非溶劑添加劑的混溶度參數(shù)具有如下規(guī)律：H2O＜乙二醇＜一縮二乙二醇＜乙二醇甲醚；隨著鑄膜液體系中SPPESK含量的增大，水通量增加，截留率降低；隨著空氣間隙的增加，具有雙排指狀結(jié)構(gòu)的中間

5、層從海綿狀結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇罂捉Y(jié)構(gòu)，當(dāng)空氣間隙為5-10cm時可以制得水通量為160-180L·m-2·h-1對PEG6000的截留率大于94％的中空纖維共混超濾膜；隨著共混膜中SPPESK含量的提高，共混膜通量衰減中由于可逆性BSA吸附比例的提高，膜變得較易清洗。同時，共混膜的抗污染性能隨BSA溶液pH值的升高而降低。以磺化度為76％的SPPESK與PPESK共混制膜時，溶液pH為8時測得共混膜污染的73.4％屬于可逆性污染，而PPES

6、K的膜污染僅有約38.8％為可逆性BSA吸附所致。 另外，中空纖維超濾膜具有較多的優(yōu)點諸如：具有較大的比表面積、膜表面的微孔介于微米和納米之間，這些不僅有利于滲透液滴尺寸的減小而且有利于液滴在膜表面的分散，有利于制備高性能聚合氯化鋁(PAC)。實驗中將具有較強耐酸堿性能的PPESK中空纖維超濾膜用作膜反應(yīng)器，以AlCl3和氫氧化鈉為原料合成了具有高含量Alb(80.1％)的PAC。將實驗中制備的PAC與商用PAC分別用于四種不同

7、濃度的染料水溶液(達旦黃、甲基橙、食品黃和活性紅)的絮凝實驗，結(jié)果表明：采用PPESK中空纖維膜制備的PAC較商用PAC具有較高的Alb含量、較高的絮凝效果和絮凝效率，對染料沉降率大于94％。 隨著非溶劑添加劑在混合溶劑中比例的提高，因氫鍵參數(shù)的增加引起溶解度參數(shù)δsp增加，導(dǎo)致混合溶劑的溶解能力降低?？疾炝髓T膜液體系中不同含量的EGME、AA和EGME/AA對PPESK中空纖維非對稱納濾膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明：EGME和

8、AA作為非溶劑添加劑時制備的中空纖維納濾膜結(jié)構(gòu)是由致密的皮層和典型的海綿狀孔構(gòu)成的。隨添加劑含量在鑄膜液體系中的提高，典型的指狀孔結(jié)構(gòu)在尺寸和數(shù)量上逐漸減少，支撐層中間部位的海綿狀結(jié)構(gòu)的界面層消失；采用AA/EGME(mAA/mEGME=5.7/16.5)為復(fù)合添加劑時，制備的PPESK中空纖維納濾膜具有致密的皮層和海綿狀結(jié)構(gòu)的亞層，同時具有優(yōu)良的綜合性能：純水通量為211L·m-2·h-1，對PEG600的截留率高達96％。另外，隨著