逆向热致相分离法(RTIPS)共混改性PES微滤膜及其性能

来源 :第九届全国膜与膜过程学术报告会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wedededi
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  通常,聚合物膜的制备方法主要是相转化法,其又可分为非溶剂致相分离法(NIPS)和热致相分离法(TIPS),TIPS法的基本原理是先将聚合物与稀释剂在升高温度下形成均相溶液,然后降温使之发生相分离而形成微孔膜,TIPS法的均相溶液存在一个临界温度,当温度降低到此临界温度,聚合物溶解度下降并开始沉淀析出,即降温发生相分离;然而,也有相反情况存在,当温度升高到某一临界温度,溶液发生相分离,即温度升高聚合物溶解度下降发生相分离,其制膜原理正好与传统的TIPS法相反,即逆向热致相分离法(RTIPS)[1-3]。当凝胶浴的温度低于浊点时,成膜机理为NIPS,此时膜易形成致密皮层和纸状孔截面;当凝胶浴温度高于浊点时,形成多孔的膜表面和海绵状结构,通过RTIPS法制备的膜通量、截留率和机械性能优于NIPS法制备的膜。聚醚砜(PES)是一种弱极性材料,本身具有较强的疏水性,在用于水介质处理的时候存在两个关键的问题:一是膜的疏水性使水需要较高的压力才能通过膜,动力能耗高;另外就是膜的疏水特性容易引起有机物和胶体在膜表面和膜孔内吸附,形成膜污染,导致膜的通量随着操作时间显著下降。在膜分离过程中,需要提高透膜的压力和对膜进行频繁清洗,从而导致膜分离效率降低。目前,疏水性被认为是包括PES在内的许多水介质过滤膜性能充分发挥并进一步推广应用的主要障碍。为了提高聚醚砜膜的亲水性能,提高其抗污染性能,要对实验制备的聚醚砜膜进行共混改性,如添加不同含量的醋酸纤维素(CA)进行共混改性来寻找最佳的共混条件。利用逆向热致相分离(RTIPS)法制备了PES/CA微滤膜(图1)。通过改变凝胶浴的温度和CA的含量,探究了不同成膜温度和CA含量对膜性能的影响,采用扫描电镜、通量、截留率和机械性能实验表征了膜的形态和性能。随着CA含量的增加,膜接触角减小,膜由疏水性变为亲水性。当凝胶浴的温度低于浊点时,膜成膜机理是NIPS法,此时膜表面是致密的,纸状孔明显,膜通量较低。当凝胶浴的温度高于浊点时,膜成膜机理是RTIPS法,此时膜表面由致密皮层转化成多孔表面,并且膜的海绵状结构增加,膜通量提高。用RTIPS法制备的膜减少了膜断面指状孔的出现,形成表面有微孔的膜结构,同时提高了膜的通量、截留率和机械性能。通过RTIPS机理所成膜的综合性能优于非溶剂致相分离(NIPS)法所制备的膜的性能。
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