活性炭填充对聚砜超滤膜性能的影响

第４０卷第５期２０１２年５月化工新型材料ＮＥＷＣＨＥＭＩＣＡＬＭＡＴＥＲＩＡＬＳＶｏｌ．４０Ｎｏ．５·１４５·作者简介：廖信侨（１９８７－），男，硕士研究生，研究方向为现代分离分析技术。联系人：季一兵，教授，硕导，主要从事手性分离分析技术研究及现代仪器分析。活性炭填充对聚砜超滤膜性能的影响廖信侨季一兵＊陈建秋（中国药科大学分析化学教研室，环境科学教研室，南京２１０００９）摘要采用相转化法制备聚砜（ＰＳＦ）超滤膜，通过正交实验确定了较优的制膜条件，并用活性炭填充制备了共混的聚砜超滤膜，考察了活性炭加入量对膜的水通量、牛血清白蛋白（ＢＳＡ）截留率及孔隙率的影响，以及操作条件对填充膜性能的影响。结果表明，最优化制膜条件为：添加剂聚乙二醇（ＰＥＧ－４００）含量为８％，蒸发时间为６０ｓ，纯水作为凝固浴，在此条件下制得的膜水通量达到２１２．６Ｌ／（ｍ２·ｈ），ＢＳＡ截留率为８４．１％。活性炭填充对膜水通量和截留率有明显影响，在活性炭含量为０．５％～１．５％时，膜通量随操作压力增大而增大，而截留率变化不大。关键词超滤膜，活性炭，填充，膜通量，截留率ＰｅｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅｆｉｌｌｅｄｗｉｔｈａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎＬｉａｏＸｉｎｑｉａｏＪｉＹｉｂｉｎｇＣｈｅｎＪｉａｎｑｉｕ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｎａｌｙｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ，ＣｈｉｎａＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００９）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ（ＰＳＦ）ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｔｈｒｏｕｇｈｐｈａｓｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｏｒ－ｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈｏｗｅｄｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．ＴｈｅＰＳＦ／ＰＡＣｂｌｅｎｄｍｅｍｂｒａｎｅｗａｓｔｈｅｎｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｆｉｌｌｉｎｇｗｉｔｈｐｏｗｄｅｒｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｃｏｎｔｅｎｔｏｎｗａｔｅｒｆｌｕｘ，ｒｅｊｅｃｔｉｏｎｏｆＢＳＡ，ｐｏｒｏｓｉｔｙｏｆｍｅｍ－ｂｒａｎｅａｎｄｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＰＳＦ／ＰＡＣｂｌｅｎｄｍｅｍｂｒａｎｅｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ａｓａｔｉｓｆｉｅｄｗａｔｅｒｆｌｕｘｏｆ２１２．６Ｌ／（ｍ２·ｈ）ａｎｄａｒｅｊｅｃｔｉｏｎｏｆ８４．１％ｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇ８％ＰＥＧ－４００ａｓａｄｄｉｔｉｖｅ，ｐｕｒｅｗａｔｅｒａｓｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎｂａｔｈａｎｄａｎｅｖａｐｏｒａｔｉｎｇｔｉｍｅｏｆ６０ｓ．Ｆｉｌｌｉｎｇｗｉｔｈｐｏｗｄｅｒｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｈａｄｓｉｇ－ｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎｍｅｍｂｒａｎｅｗａｔｅｒｆｌｕｘａｎｄｒｅｊｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｂｅｔｔｅｒｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅｗｅｒｅｏｂｓｅｒｖｅｄｗｈｅｎｔｈｅａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｃｏｎｔｅｎｔｗａｓ０．５％～１．５％，ａｎｄｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅｆｌｕｘｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｈｉｌｅｔｈｅｒｅｊｅｃｔｉｏｎｄｅｃｒｅａｓｅｄｓｌｉｇｈｔｌｙｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅ，ａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ，ｆｉｌｌｉｎｇ，ｆｌｕｘ，ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ聚砜（ＰＳＦ）材料具有机械强度高、抗压密性、化学稳定性、耐热性及ｐＨ适应范围宽等优点，且价格低廉、制膜方法简单，因而被广泛用于超滤膜的制备［１］。浸渍凝胶相转化法是制备聚砜超滤膜的常用方法，不同的添加剂及其含量、蒸发时间、凝固浴都会影响膜的结构及分离性能，国内外一直在研究超滤膜的制备工艺以改进膜的性能［２－７］。近年来超滤膜与无机添加剂共混改性成为研究热点，其中ＳｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３等作为添加剂共混的研究报道较多［８－１３］。活性炭具有比表面积较大，孔隙结构发达，吸附能力强的特点，活性炭吸附和膜分离技术在水处理中有着相同或相似之处，又有着明显的不同之处，二者联用被广泛地研究并应用于水处理中［１４－１７］。目前活性炭与超滤膜共混改性的研究报道较少，相关报道仅有壳聚糖活性炭共混超滤膜的研制［１８－１９］。本研究采用正交设计的方法对制备聚砜超滤膜的影响因素进行分析，得到较佳的