水玻璃-聚乙烯醇復合膜的研制及其特性評價.pdf

1、本文以資源豐富、成本低廉、綜合性能良好的水玻璃和聚乙烯醇為原料進行研究，發(fā)展出一種能制備出超濾膜的先進方法。采用該方法制備出的水玻璃-聚乙烯醇復合膜的孔徑尺寸達到超濾水平，適合于分離和濃縮蛋白質或者其它大于其截留分子量的高分子化合物，尤其是能應用于水處理。根據(jù)測試結果，不同的水玻璃：聚乙烯醇比以及不同操作方式能生產出具有不同純水通量和截留分子量的超濾膜，其中所制備的一種水玻璃-聚乙烯醇復合膜的純水通量為83.91-89.89L/(m2·

2、h)，截留分子量約在45000道爾頓，其機械強度等其它各種特性優(yōu)異。這在以水玻璃為基礎原料制備超濾膜方面實現(xiàn)了重要的突破。主要研究結果總結如下：
　?。?）通過對水玻璃的稀釋比例、聚乙烯醇的濃度、水玻璃/聚乙烯醇的比例這三個因素對水玻璃-聚乙烯醇復合膜成膜的影響結果分析，實驗結果表明水玻璃稀釋比例在1:8、聚乙烯醇的濃度在5％（質量分數(shù)）、水玻璃/聚乙烯醇的比例1:1時的成膜效果較好。
　　通過對不同溶液后處理制成的復合膜的

3、純水通量和蛋清蛋白截留率的測定，結果表明無水乙醇處理后膜層變硬變厚，純水通量幾乎可以不計,檸檬酸溶液處理后，膜的純水通量與純水比從99.56L/(m2·h)升至145.61L/(m2·h)，但是蛋清蛋白截留率卻降低了一半。硫酸溶液和L-谷氨酸溶液處理后都能使膜的純水通量小幅下降，截留率增加，但是硫酸溶液處理后膜的蛋清蛋白截留率增幅更大，所以綜合純水通量和蛋清蛋白截留的值，選擇用2mol/L硫酸溶液浸泡24 h處理方式。
　　用水玻

4、璃稀釋比例1:8，聚乙烯醇濃度5%（質量分數(shù)），水玻璃/聚乙烯醇比例1:1，2mol/L的硫酸溶液浸泡24h的后處理配方制成的復合膜的純水通量為86.90±2.99L/(m2·h)，蛋清蛋白截留率為87.84±1.04%。
　?。?）通過對純水后處理和硫酸溶液后處理的水玻璃濃度（質量分數(shù)）5.4%、5.1%、4.8%的水玻璃-聚乙烯醇復合膜的截留性能，孔隙率，機械性能及表面形貌的表征的研究結果表明水玻璃質量分數(shù)減小，復合膜的純水通

5、量也隨之減小，蛋清蛋白截留率增加，BSA截留率增加，胃蛋白酶截留率也增加。水玻璃濃度減小，純水處理的膜的孔隙率隨之升高，最大拉力隨水玻璃濃度減少而減小，抗拉強度隨水玻璃濃度減少而增加。在水玻璃濃度為5.1%（質量分數(shù)）時，復合膜的拉伸長度和伸長率明顯優(yōu)于水玻璃濃度5.4%（質量分數(shù)）和4.8%（質量分數(shù)）的膜。
　　水玻璃濃度為5.1%（質量分數(shù)）時，硫酸處理的復合膜的純水通量有小幅下降，對BSA的截留率由53.23%變?yōu)?4.5

6、3%。硫酸處理后的復合膜的最大拉力、抗拉強度、拉伸長度和伸長率都有所增加，表明硫酸處理后的膜的機械強度更好，更有利于膜的利用。
　　采用水玻璃濃度為5.1%（質量分數(shù)），經過2mol/L H2SO4溶液浸泡24h后處理形成的膜，膜的純水通量為86.90±2.99L/(m2·h)，蛋清蛋白截留率在87.84±1.04%，經推斷其截留分子量可能約在45000Da，由胃蛋白酶截留率81.21±3.01%和BSA截留率94.53%可以驗證

7、?？紫堵?8.39%，最大拉力2.13N，抗拉強度1.93MPa，拉伸長度156.5mm，伸長率314.6%。
　?。?）在膜的適應性試驗中，通過單因素實驗研究了過濾壓力、提取液pH值、過濾時間對復合膜過濾大豆蛋白提取液的水通量的影響。通過對過濾壓力、提取液pH值和過濾時間等提取條件的優(yōu)化，確定最優(yōu)化提取和過濾大豆蛋白液的實驗條件組合為過濾壓力負壓0.1MPa、提取液pH值10.0和過濾時間20 min，在此條件下膜的通量平均值為