低截留分子质量PPES超滤膜的制备与性能研究

论文摘要

含二氮杂萘酮结构的聚醚砜（PPES）是本组研发的新材料,具有较高的玻璃化转变温度（Tg=305℃）,良好的溶解性、成膜性能、机械性能和化学稳定性,是一类用于制备超滤膜的新型材料。本文采用PPES为膜材料,N-甲基吡咯烷酮（NMP）为溶剂,有机小分子和无机小分子混合作为添加剂,采用相转化法制备低截留分子质量超滤膜,对其进行放大,研究了超滤膜的化学稳定性和干膜制备条件,并利用其进行了染料的脱盐实验。采用浊点滴定法,研究了混合添加剂对于铸膜液体系热力学的影响。结果表明:无机盐氯化锂（LiCl）的加入,增加了铸膜液的热力学不稳定性,表现为随着铸膜液中LiCl含量的增加,达到浊点所需要的有机添加剂的量减少,说明不同添加剂对于浊点的贡献具有加和性。研究了聚合物浓度,混合添加剂中两组分含量对于膜结构和性能的影响。结果表明:随着聚合物浓度的增大,膜的纯水通量降低,截留率升高;采用乙二醇（Glycol）和LiCl作为混合添加剂,在Glycol含量为6%,LiCl含量为1.5%时,可制得纯水通量299L·m-2·h-1,对PEG1000截留率达到93%的超滤膜。优化制膜工艺条件,考察了停留蒸发时间、凝胶浴温度以及膜厚度对于膜结构和性能的影响。随着停留蒸发时间的增加,膜的纯水通量先减少后增加,截留率略有降低;随着凝胶浴温度的增加,膜的纯水通量增大,截留率略有下降;随着膜厚度的增加,膜的纯水通量降低,截留率略有升高。对PPES超滤膜的制备进行放大,成功的制备了通量409 L·m-2·h-1,对PEG1000截留率达到95%的超滤膜。采用甘油及十二烷基硫酸钠（SDS）对其进行干燥处理,结果表明:在甘油浓度20%条件下,将膜浸泡3h,通量保持率达到90%左右,截留率基本不变;0.2%SDS处理,通量保持率可以达到100%,但截留率有明显下降;采用甘油及SDS混合处理,通量保持率也较好,截留率有所降低。将已干燥膜存放48day后,膜性能得到较好保持。对PPES超滤膜的化学稳定性研究结果表明:PPES超滤膜具有较好的耐氯性,耐氧化性,耐酸碱性;在对高分子硫化染料PCSD-BK的脱盐处理中,随着操作温度的增加,膜的渗透通量逐渐增加,而对染料的截留率基本不变,初步表明PPES超滤膜具有良好的耐热性;经过5次恒容操作,染料中盐基本除净。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 膜分离技术概述
• 1.1.1 膜的定义及分类
• 1.1.2 主要膜分离过程
• 1.1.3 膜分离技术的特点
• 1.1.4 膜分离技术的发展
• 1.2 超滤膜
• 1.2.1 超滤过程
• 1.2.2 超滤技术发展
• 1.2.3 超滤膜材料
• 1.2.4 超滤膜的制备
• 1.2.5 超滤膜的干态贮存
• 1.2.6 超滤技术的应用
• 1.3 膜的结构形态及性能
• 1.3.1 超滤膜的结构
• 1.3.2 超滤膜性能
• 1.3.3 膜缺陷
• 1.4 论文选题的目的、意义及主要内容
• 2 低截留分子质量PPES超滤膜的制备
• 2.1 实验材料与仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 三元相图的测定
• 2.2.2 溶解度参数的计算
• 2.2.3 PPES超滤膜的制备
• 2.2.4 PPES超滤膜性能评价
• 2.2.5 PPES超滤膜的形态结构
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 膜材料、制膜溶剂以及添加剂的选择
• 2.3.2 混合添加剂对铸膜液体系热力学性质的影响
• 2.3.3 聚合物浓度对膜结构和性能的影响
• 2.3.4 混合添加剂对超滤膜结构和性能的影响
• 2.3.5 停留蒸发时间对膜结构和性能的影响
• 2.3.6 凝胶浴温度对膜结构和性能的影响
• 2.3.7 膜厚度对膜结构和性能的影响
• 2.4 本章小结
• 3 PPES超滤膜的放大及干膜制备
• 3.1 实验材料与仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 超滤膜的制备
• 3.2.2 干膜的制备
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 膜的基本性能
• 3.3.2 干膜制备条件考察
• 3.4 本章小结
• 4 PPES超滤膜的化学稳定性及染料脱盐应用
• 4.1 实验材料与仪器
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 PPES超滤膜的化学稳定性
• 4.2.2 PPES超滤膜的染料脱盐实验
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 PPES超滤膜的耐氯性
• 4.3.2 PPES超滤膜的耐氧化性
• 4.3.3 PPES超滤膜使用的pH值范围
• 4.3.4 PPES超滤膜对高分子硫化染料的脱盐实验
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢