醋酸纖維素正滲透膜的制備及其性能研究.pdf

1、正滲透(FO)過(guò)程是近些年發(fā)展起來(lái)的一種新型滲透驅(qū)動(dòng)膜分離過(guò)程，它具有低能耗、高分離效果、低膜污染、常溫常壓下運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，使其在諸多領(lǐng)域中都有很好的應(yīng)用前景。本文立足于制備高性能的正滲透膜，通過(guò)相轉(zhuǎn)化法制備醋酸纖維素(CA)正滲透膜，以聚酯篩網(wǎng)為支撐材料，考察了不同制膜條件對(duì)膜結(jié)構(gòu)和性能的影響；探索了不同操作條件對(duì)汲取液溶質(zhì)反向擴(kuò)散通量的影響；在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)制備的CA正滲透膜進(jìn)行了橙汁濃縮應(yīng)用研究，并考察了濃縮過(guò)程中的膜污染情況。

2、r>　　 通過(guò)改變CA濃度、環(huán)境濕度、凝膠浴溫度、熱處理溫度以及在CA中添加不同比例的三醋酸纖維素(CTA)制備了不同性能的正滲透膜。結(jié)果表明，不同聚合物的濃度對(duì)膜孔的大小有重要影響，通過(guò)比較不同濃度CA，發(fā)現(xiàn)CA的濃度越高，正滲透膜的水通量越低，而截留率越高；環(huán)境濕度對(duì)于CA正滲透膜性能也有一定的影響，膜的水通量隨著濕度的增加先增大后降低，因此存在一個(gè)最佳濕度，在大約70％濕度下所制的膜性能最佳，水通量達(dá)到5.0 Lm-2h-1左右

3、；凝膠浴溫度的提高會(huì)使通量有一定的降低，在0℃下凝膠，水通量最高，達(dá)到了5.3 Lm-2h-1；熱處理會(huì)使醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)趨于更為穩(wěn)定的狀態(tài)，也會(huì)在一定程度上使膜孔收縮，隨著熱處理溫度的升高，水通量逐漸降低，截留率升高；在CA中添加CTA，會(huì)改善膜的性能，通過(guò)考察CA與CTA配比為1:1、3:1、5:1、7:1以及純CA的鑄膜液所制備的正滲透膜，發(fā)現(xiàn)隨著CA含量的增加，水通量先升高后降低，而截留率隨之升高，最終得到最佳的制膜條件是：C

4、A濃度為10.4％～13.9％(體積分?jǐn)?shù))，環(huán)境濕度為70％下使溶劑揮發(fā)30s，凝膠浴溫度0～15℃，之后在50～60℃的水浴中進(jìn)行熱處理。此外，在CA中添加CTA，添加比例為3:1時(shí)，制得的膜水通量最高。
　　 研究了正滲透過(guò)程中的汲取液溶質(zhì)的反向擴(kuò)散現(xiàn)象。結(jié)果表明：不同的汲取液溶質(zhì)對(duì)膜性能的影響存在著差異性，二價(jià)鹽作為汲取液溶質(zhì)時(shí)，反向擴(kuò)散通量較一價(jià)鹽低；正滲透過(guò)程中不同的膜方位對(duì)水通量也會(huì)產(chǎn)生一定的影響，實(shí)驗(yàn)中汲取液朝向膜

5、致密層(PRO模式)時(shí)，水通量較高，在8.0 Lm-2h-1左右達(dá)到穩(wěn)定值，反向擴(kuò)散通量也較小，只有0.4 molm-2h-1；汲取液濃度的大小對(duì)水通量的大小和溶質(zhì)的反向擴(kuò)散通量有關(guān)系密切，隨著汲取液濃度的增大，滲透驅(qū)動(dòng)力增大，正滲透水通量由5.0 Lm-2h-1增大到9.2 Lm-2h-1，而反向擴(kuò)散通量由0.5molm-2h-1增加到1.9 molm-2h-1。
　　 將所制備的醋酸纖維素正滲透應(yīng)用于橙汁的濃縮研究。結(jié)果表明

6、：3 mol/L葡萄糖與2 mol/L NaCl配制的混合液作為汲取液時(shí)，通量較大，且最終濃縮所達(dá)到的總可溶物較大，濃縮14 h后總可溶物由11.5°Brix上升到40.5°Brix，并且相對(duì)于2 mol/L NaCl來(lái)說(shuō)，NaCl的反向擴(kuò)散通量明顯降低；通過(guò)比較不同的膜方位，PRO模式產(chǎn)生的濃縮的內(nèi)濃差極化對(duì)水通量的影響要小于汲取液朝向支撐層(FO模式)產(chǎn)生的稀釋的內(nèi)濃差極化，水通量會(huì)較高；在濃縮過(guò)程中存在較輕的膜污染，清洗之后通量基