磁场对聚丙烯腈超滤膜凝胶过程的影响

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简述了超滤的历史、现状和原理,超滤膜的制备方法、常用材料及应用;重点介绍了影响超滤膜性能的主要因素,超滤膜制备中存在的问题,以及磁场在加速传质方面的研究和应用。 在超滤膜的凝胶过程中,添加剂传质速率的改变会影响超滤膜的宏观性能和微观结构。而通过查阅文献可知:磁场可以加速顺磁性物质的传质速率,所以考虑利用磁场改变超滤膜凝胶过程中顺磁性添加剂的传质速率,进而改变超滤膜的宏观性能和微观结构。目前,将磁场应用于制膜过程的研究尚未见文献报道,本文通过实验研究,取得了良好的效果。 采用相转化法制备超滤膜,以聚丙烯腈(PAN)为膜基材,以二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂,以顺磁性物质氯化钴为添加剂配制铸膜液,将铸膜液在水中浸没凝胶成膜。在铸膜液的凝胶过程中,外加磁场以改善膜的宏观性能和微观结构。 通过测定凝胶浴的电导率、钴离子含量和膜中钴残留量,结果显示将磁场作用于膜的凝胶过程,加快了添加剂氯化钴的传质速率。 通过表征膜的宏观性能-纯水通量、截留率、水通量衰减系数等参数,结果显示用磁场作用于膜的凝胶过程:膜的纯水通量提高了15.81%;膜的截留率提高了6.36%,膜的抗污染性能显著提高,可将水通量衰减系数减小18.04%,减少了物料通量随时间的下降。利用原子力显微镜对膜的表面微观结构进行观测,显示磁场作用于膜的凝胶过程:可降低膜表面的粗糙度;使膜的平均孔径变小,孔径分布更为集中;膜的球粒状结构在膜表面分布的更均匀。利用扫描电镜对膜的断面微观结构进行观测,在磁场下制备膜的皮层较薄。 研究表明:将磁场应用于膜的制备过程,加快了顺磁性添加剂氯化钴的传质速率,改善了添加剂被包覆的问题,改善了膜的宏观性能和微观结构,为改善膜性能与结构提供了一种新方法。@
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