预蒸发协同TIPS法EVOH超滤膜的制备及表征

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cctvnba_2008
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作为一种结晶性无规共聚物,乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)上的羟基单元赋予了其亲水性,且乙烯单元赋予了它很好的机械强度和化学稳定性,因此EVOH聚合物膜的制备吸引了广泛关注。本文通过理论计算以及实验测定的方法得到了EVOH/环丁砜/1,3-丙二醇三元体系相图。对于此三元体系来说,计算的固-液相线与实验测得的动态结晶温度较为接近,且变化趋势一致。而计算的液-液相分离曲线与测得的浊点数据存在一定的偏差,但是其总体变化趋势也是一致的。因此,可以根据理论计算的相图对体系的相分离行为进行定性分析。以EVOH为成膜聚合物,以环丁砜和1,3-丙二醇为共溶剂,分别探究了常规热致相分离法(TIPS)法以及预蒸发协同TIPS法制备EVOH超滤膜的可行性。在常规TIPS法制膜过程中,通过提高聚合物浓度或者降低冷却浴温度可以提高膜的截留性能,但是截留性能的提高却伴随着透过性能的显著衰减,这不利于制备高通量高截留性能的超滤膜。在预蒸发协同TIPS的制膜过程中,预蒸发阶段的加入使膜顶部的致密层更加致密,使膜底部的结构更加疏松,最终得到了理想的非对称结构。这可以使截留性能改善的同时尽可能降低对透过性能的影响。在实验范围内,随着预蒸发时间的增加,致密层的致密性先增加后下降,相应的,EVOH超滤膜对BSA的截留率也是先增加后下降的,在预蒸发时间为20s时致密层的致密性最佳,EVOH超滤膜对BSA的截留率最高,达到了98%,此时的纯水通量为301.62 L·m-2·h-1·bar-1。另外,EVOH超滤膜对BSA的截留率随着预蒸发温度的增加也是先增加后下降的,在预蒸发温度为50℃时,EVOH超滤膜对BSA的截留率最高,达到了99%,此时的纯水通量为137.1 L·m-2·h-1·bar-1。最后研究了预蒸发温度为室温、预蒸发时间为20s时,1,3-丙二醇在共溶剂中的质量分率对膜结构与性能的影响。结果表明,在实验范围内,EVOH超滤膜对BSA的截留率以及纯水通量均随着1,3-丙二醇含量的增加先增加后下降,这是由致密层的致密性以及膜结构的连通性共同决定的。
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