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膜分离技术是一种重要的分离技术,膜是膜技术的核心。分离膜性能的好坏决定了该技术的推广应用。聚偏氟乙烯(PVDF)膜因其优良的性能受到了前所未有的关注,但是由于其较强的疏水性能,限制了应用领域。此外,PVDF膜的力学强度也不能满足一些特殊膜过程的需求。
本文采用共混的方法,以亲水性较好的具有刚性分子链的乙基-氰乙基纤维素[(E-CE)C]来改善PVDF的性能。实验选用PVDF/(E-CE)C和PVDF/LCP(乙基-氰乙基纤维素/丙烯酸溶致液晶)两组共混体系,通过溶液相转化法制备共混膜。探讨了铸膜液组成对共混膜结构与性能的影响,采用了SEM、AFM、DSC、WAXD等测试技术对膜结构与性能进行分析。
通过对PVDF/(E-CE)C共混体系研究发现:PVDF与(E-CE)C属于部分相容体系,随铸膜液中(E-CE)C的含量的增加,共混膜的接触角变小,纯水通量呈先增大后减小的趋势,PVDF/(E-CE)C=8:2时,共混膜的纯水通量达到157.88L/m2.h。对卵清蛋白的截留率则随着(E-CE)C含量的增加出现先减小再增大,再减小的趋势。当PVDF/(E-CE)C=7:3时,共混膜对卵清蛋白的截留出现最大值;随着(E-CE)C含量的增加,膜表面的裂痕越来越严重,但是内部并未出现贯通孔。随铸膜液中聚合物浓度的增加,膜表面趋于致密,内部的指状孔变小,同时纯水通量减小而截留率升高;添加剂无水氯化锂用量为5 wt.%时,膜的截留率最高,但是孔隙率和纯水通量较低。共混膜的化学稳定性和抗蛋白质污染性与纯PVDF膜进行了对比测试,共混膜的耐酸、耐氧化性较纯PVDF膜好,耐碱性能较差。
通过对PVDF/LCP共混体系研究发现:随着LCP含量的增大,刚性链的LCP与线型柔性连的PVDF共混,起到了增强作用。随着LCP含量的增加,共混膜的机械强度和纯水通量均呈现出先增大后减小的趋势,在LCP含量为2 wt.%时纯水通量为236.96 L/m2.h,对BSA的截留率为98%,断裂强度为lO.85MPa,断裂伸长率为51.89%。AFM、DSC、WAXD分析结果显示,LCP的加入使共混膜中PVDF的结晶形式由a相转变为β相。