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(jī)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(duì)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(diǎn)滴定實(shí)驗(yàn)研究了五種非溶劑添加劑對(duì)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(yàn)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(shí)驗(yàn)中所用非溶劑添加劑對(duì)聚合物溶液的沉淀能力順序?yàn)椋核疽叶迹径〈迹疽豢s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(duì)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(duì)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(shí)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(dāng)其鄰近比為0.9時(shí)，膜的通量可達(dá)770L/(m2·h)，對(duì)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(shì)，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(duì)4種PPENK膜的截留率進(jìn)行標(biāo)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(cè)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(duì)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(huì)對(duì)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(jìn)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