聚砜超滤膜的性能优化研究

北京交通大学硕士学位论文聚砜超滤膜的性能优化研究姓名：赵宏峥申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：于海琴20090601中文摘要中文摘要摘要：作为一种新型高效的分离方法，膜分离技术具有选择性高、操作简单、能耗低、占地少、无污染等优点。超滤膜作为超滤技术的核心，如何提高超滤膜的性能和降低其造价达到最大的经济效益对推广超滤技术意义重大。本论文以提高超滤膜的性能和优化为目的进行研究。对聚合物浓度、溶剂配比、添加剂含量、蒸发时间、凝固浴组成、凝固浴温度等六个主要的影响超滤膜性能的因素设计正交试验研究分析了这些影响因素对超滤膜孔隙率、通量、PEG2K／4K／10K以及腐殖酸(Mr=-370K)牛血清蛋白(BSA，Mr=670K)的截留率。利用多元线性模型对正交试验结果进行多元线性分析，拟合线性回归模型，预算不同制膜条件下超滤膜的性能，平均误差小于5％。继而排除因不同影响因素单位比重不同所造成的干扰，将正交试验数据进行均值化处理，得出了各影响因素对超滤膜性能的均值化线性回归权重。将各影响因素的多元线性回归结果带入自行设计的了超滤膜综合效益最大化方程中，利用Lingo软件中多元非线性优化模型以超滤膜的综合效益最大化为目标，截留率达标为限制，对超滤膜制备中的各个影响因素进行优化。得到了可以使超滤膜经济效益最大化的制膜工艺。为进一步提高聚砜超滤膜的亲水性、通量、机械性能。分别以粉末和溶胶凝胶的方式向聚砜铸膜液中添加不同含量的Si02，通过L．S相转换法制备Si02／PSF杂化超滤膜。比较两种体系的不同Si02含量下的铸膜液稳定性、粘度，并测试两种体系不同Si02含量铸膜液所制备超滤膜的微观结构、平均孔径、孔隙率、渗透性能和机械性能。结果表明，以溶胶方式添加Si02的铸膜液更加稳定，而且各方面性能更好。粉末添加下wt=2％时效果较好，水接触角为62。，纯水通量为141L·m2h一，对腐殖酸(Mr=37万)的截留率为83．7％；溶胶．凝胶添加下wt=80／旷10％时效果较好，水接触角为40。，纯水通量为182L·m2-h～，对腐殖酸(Mr=37万)的截留率为92％。关键词：聚砜超滤膜；优化制备；正交试验；多元线性回归；杂化膜；二氧化硅分类号：069ABSTRACTABSTRACTABSTRACT：Ultrafiltration(UF)hasbeendevelopingquicklyinrecentyearsforitscharacteristics，suchaSoperationeasily,littlepollution，highselectivity,andSOon．NF,whichhaswholediametersofnanometers，isapressuredrivenprocessthatformstheransitionbetweennanofiltrationandmacrofiltration，andnowhasbeenappliedinanyfileds，suchasmedicine，waterprocess，biologicengineering,etc．AcoreofUltrafiltrationMembraneseparationtechnologyhowtoimprovetheperformanceofultrafiltrationmembraneandreduceitscosttomaximizetheeconomicbenefitshasbewidespreadconcernbythepeopleinrecentyears．Inthispaper,quantitativeanalysistheimpactofPolymerconcentration、differentSolventratio，Additivecontent，Evaporationtime，Thecompositionofcoagulationbath、Coagulationbathtemperatureonultrafiltrationmembraneperformance．Andtheperformanceofultrafiltrationmembranemainlyonflux、Porosity、andthecut—offrateofdifferentmolecularweightSubstances．AnalysistheOrthogonaltestresultsbymultivariatelinearmodelofSPSSsoftware．Linearregressionmodelfitforthebudgetundertheconditionsofdifferentmembraneultrafiltrationmembraneultra