低截留分子质量PPES超滤膜的制备与性能研究

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含二氮杂萘酮结构的聚醚砜(PPES)是本组研发的新材料,具有较高的玻璃化转变温度(Tg=305℃),良好的溶解性、成膜性能、机械性能和化学稳定性,是一类用于制备超滤膜的新型材料。本文采用PPES为膜材料,N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,有机小分子和无机小分子混合作为添加剂,采用相转化法制备低截留分子质量超滤膜,对其进行放大,研究了超滤膜的化学稳定性和干膜制备条件,并利用其进行了染料的脱盐实验。采用浊点滴定法,研究了混合添加剂对于铸膜液体系热力学的影响。结果表明:无机盐氯化锂(LiCl)的加入,增加了铸膜液的热力学不稳定性,表现为随着铸膜液中LiCl含量的增加,达到浊点所需要的有机添加剂的量减少,说明不同添加剂对于浊点的贡献具有加和性。研究了聚合物浓度,混合添加剂中两组分含量对于膜结构和性能的影响。结果表明:随着聚合物浓度的增大,膜的纯水通量降低,截留率升高;采用乙二醇(Glycol)和LiCl作为混合添加剂,在Glycol含量为6%,LiCl含量为1.5%时,可制得纯水通量299L·m-2·h-1,对PEG1000截留率达到93%的超滤膜。优化制膜工艺条件,考察了停留蒸发时间、凝胶浴温度以及膜厚度对于膜结构和性能的影响。随着停留蒸发时间的增加,膜的纯水通量先减少后增加,截留率略有降低;随着凝胶浴温度的增加,膜的纯水通量增大,截留率略有下降;随着膜厚度的增加,膜的纯水通量降低,截留率略有升高。对PPES超滤膜的制备进行放大,成功的制备了通量409 L·m-2·h-1,对PEG1000截留率达到95%的超滤膜。采用甘油及十二烷基硫酸钠(SDS)对其进行干燥处理,结果表明:在甘油浓度20%条件下,将膜浸泡3h,通量保持率达到90%左右,截留率基本不变;0.2%SDS处理,通量保持率可以达到100%,但截留率有明显下降;采用甘油及SDS混合处理,通量保持率也较好,截留率有所降低。将已干燥膜存放48day后,膜性能得到较好保持。对PPES超滤膜的化学稳定性研究结果表明:PPES超滤膜具有较好的耐氯性,耐氧化性,耐酸碱性;在对高分子硫化染料PCSD-BK的脱盐处理中,随着操作温度的增加,膜的渗透通量逐渐增加,而对染料的截留率基本不变,初步表明PPES超滤膜具有良好的耐热性;经过5次恒容操作,染料中盐基本除净。
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