新型聚芳醚腈酮中空纖維超濾膜的研究.pdf

1、含二氮雜萘酮結(jié)構(gòu)聚芳醚腈酮(PPENK)具有高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，良好的溶解性、成膜性、親水性和機械性能，是優(yōu)良的超濾膜材料。本論文以PPENK為膜材料，研究了不同體系的相分離行為和不同鑄膜液體系對中空纖維超濾膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。 首先選擇N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)為制膜溶劑，將LCP關(guān)系用于研究PPENK/NMP/NSA鑄膜液體系，通過濁點滴定實驗研究了五種非溶劑添加劑對PPENK鑄膜液體系的相分離行為的影響，并依據(jù)LCP

2、半經(jīng)驗關(guān)系式外推出各體系的雙節(jié)線，由此得到鑄膜液中非溶劑添加劑的上限含量。實驗中所用非溶劑添加劑對聚合物溶液的沉淀能力順序為：水＞乙二醇＞丁醇＞一縮二乙二醇＞聚乙二醇400。 其次選用水為凝膠劑，采用干-濕相轉(zhuǎn)化法制備出不同分離性能的PPENK中空纖維超濾膜，考察了PPENK濃度、添加劑種類和含量、空氣間隙、凝膠浴溫度以及纖維壁厚對膜結(jié)構(gòu)及性能的影響。結(jié)果表明，PPENK濃度由11wt．％升高到17wt．％，膜的純水通量由885

3、L/(m2·h)下降到373L/(m2·h)，而對PEG10000的截留率則由75.4％升高到98.7％，膜斷面結(jié)構(gòu)由指狀孔逐漸向海綿狀孔轉(zhuǎn)化，確定PPENK濃度為13wt．％時膜性能具有理想的效果；不同添加劑的加入可調(diào)節(jié)膜的結(jié)構(gòu)和性能，以乙二醇為添加劑當其鄰近比為0.9時，膜的通量可達770L/(m2·h)，對PEG10000的截留率為96.4％；空氣間隙的增大使膜的外皮層逐漸變厚，中間的海綿隔層向外側(cè)偏移，內(nèi)側(cè)支撐層結(jié)構(gòu)變疏松，通量

4、下降，截留率略有升高，選取空氣間隙1cm為宜；隨著凝膠浴溫度的升高，膜的純水通量呈現(xiàn)上升趨勢，在21℃～25℃區(qū)間內(nèi)可獲得較好的膜性能；隨著纖維壁厚的增大，膜通量變化率逐漸變小，結(jié)合膜的分離性能確定最佳纖維壁厚為0.15～0.18mm。 分別用牛血清白蛋白、卵清白蛋白、胃蛋白酶和胰蛋白酶四種球形分子溶液對4種PPENK膜的截留率進行標定，推出膜的切割分子量分別為：M1，3.6×104；M2，4.0×104；M3，5.2×104；

5、M4，6.0×104；考察了PPENK中空纖維超濾膜的吸附性、耐壓性、耐熱性及耐氯性等性能。測試表明，M4膜的孔徑范圍更適合截留蛋白等分子體積較大的溶質(zhì)，而對分子量偏小的線形分子PEG10000吸附程度較重；操作壓力的增大會對膜產(chǎn)生一定的壓密效應(yīng)，膜可在0.18MPa范圍內(nèi)使用；膜的純水通量隨進料液溫度升高呈線性增大，料液溫度從15℃升高到88℃，膜的純水通量從439L/(m2·h)增大到799L/(m2·h)，截留率由96.9％下降到