聚砜膜的抗污染性研究.pdf

1、膜分離技術(shù)在食品工程領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛，主要應(yīng)用包括：果蔬汁的濃縮和澄清、發(fā)酵食品諸如酒類的釀造和除菌等、食品添加劑的生產(chǎn)和加工、生活飲料用水的濾菌和除雜等。但在膜分離過程中因膜污染導(dǎo)致膜通量下降，壽命縮短是限制膜分離技術(shù)廣泛推廣的主要原因。本文通過研究不同食品中污染物對聚砜膜（PSF）的過濾性能及其在自制 PSF色譜柱中的吸附能力，測定PSF膜對不同污染物的抗污染能力及吸附能力，同時(shí)通過等離子改性，提高 PSF膜的親水性，來研究改性

2、 PSF膜對蛋白類物質(zhì)的抗污染能力，為過濾食品中不同成分而有針對性開發(fā)抗污染性膜提供依據(jù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過液致相分離（NIPS）法制得 PSF平板膜，測定 PSF膜的水通量、孔徑分布和氣通量，并選擇性能優(yōu)良的PSF膜，采用接觸角測定儀測定膜表面的水接觸角，用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察膜面的形貌結(jié)構(gòu)，研究表明，PSF膜的孔徑分布在0.15±0.04和0.22±0.08μm；純水通量為1500±200和1800±20

3、0 L/h·m2；初始水接觸角為71.6°，在100s內(nèi)下降至55.8°；分別用孔徑分布為0.15±0.04和0.22±0.08μm的膜對食品中單一成分和飲用水中絮凝劑進(jìn)行過濾；PSF膜為網(wǎng)狀孔結(jié)構(gòu)，且膜上表面的孔徑小于膜下表面的孔徑。對孔徑分布為0.15±0.04μm范圍 PSF膜用 NH3-O2進(jìn)行等離子改性，通過掃描電鏡-X射線能譜和傅里葉紅外光譜（ATR-FTIR）分析改性膜表面元素和基團(tuán)，分析表明，PSF改性膜表面O元素含量升

4、高，出現(xiàn)了-COOH、-OH等親水性基團(tuán)；用接觸角測定儀測定改性膜表面的水接觸角顯示，親水性大幅提高；通過掃描電子顯微鏡觀察膜面形貌結(jié)構(gòu)可得，改性后膜表面結(jié)構(gòu)并未出現(xiàn)明顯改變。改性膜過濾牛血清蛋白結(jié)果顯示，改性后膜的初始通量由未改性時(shí)的1250 L/h·m2增加到1800 L/h·m2，初始通量顯著提高；清洗后膜的通量恢復(fù)率由未改性時(shí)的9.8％增加到改性后的14.8%，通量恢復(fù)率也顯著提高；改性膜放置三個(gè)月后，膜的初始通量和通量恢復(fù)率分

5、別下降到1682 L/h·m2和11.9%，低于剛改性膜，但依然高于未改性膜。⑵選取過濾性能優(yōu)良的P S F膜，對液體食品中代表性污染物諸如 BSA、L-谷胱甘肽、蔗糖、丙三醇、三乙酸甘油酯、2-乙基丁酸、聚丙烯酸和羧甲基纖維素鈉等，和對飲用水中的絮凝劑諸如分子量300萬的聚丙烯酰胺陰離子（APAM-300）、APAM-2000、NPAM-1600、CPAM-1000等有機(jī)絮凝劑和無機(jī)絮凝劑 PAC等進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)，研究了 PSF膜在過濾

6、各種污染物過程中的膜通量變化、膜污染度、濃差極化作用、及污染膜清洗后的通量恢復(fù)率。同時(shí)采用高效液相色譜（HPLC）法研究了PSF膜材料對各種代表性污染物的吸附性能。對食品中代表性污染物過濾研究結(jié)果表明，膜過濾過程中的污堵程度與污染物的種類和分子量有關(guān)，蛋白類等大分子物質(zhì)污堵程度比酸類、醇類等小分子物質(zhì)嚴(yán)重，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)需要選擇合適的清洗液對污染膜進(jìn)行清洗。對飲用水中絮凝劑過濾研究結(jié)果表明，絮凝劑的種類對 PSF膜的過濾作用有較大的影