添加剂对PSF_ER合金膜结构和性能的影响

科研开发化工科技，2003，11（3）：13~16!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!SCIENCE&TECHNOLOGYINCHEMICALINDUSTRY收稿日期：2003-03-21作者简介：罗川南（1964-），女（汉族），辽宁大连人，济南大学副教授，从事材料分析检测方面的教学和科研工作，已发表学术论文四十余篇。通讯联系人国家教委博士点基金资助项目和中国石化总公司资助项目。添加剂对PSF/ER合金膜结构和性能的影响罗川南1，林璜1，杨勇2（1.济南大学化学与环境工程学院，山东济南250022；2.烟台万华聚氨酯股份有限公司，山东烟台264002）摘要：介绍了大分子添加剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和小分子添加剂H2O对聚砜（PSF）/环氧树脂（ER）合金膜结构和渗透、分离及成膜性能的影响。结果表明，添加剂使PSF/ER合金膜的水通量上升，截留率下降；PVP改善了PSF/ER合金膜的成膜性能，当水质量分数大于0.8%时，PSF/ER合金膜的成膜性能下降。关键词：聚砜；环氧树脂；合金膜；添加剂；膜结构和性能中图分类号：TO317文献标识码：A文章编号：1008-0511（2003）03-0013-04高分子分离膜的性能取决于制膜过程中的铸膜液结构和脱溶剂速度［1］，铸膜液结构包括分离膜的聚合物性质、浓度、溶剂性质、添加剂和铸膜液温度，铸膜液中添加剂是聚合物的溶胀剂或非溶剂，添加剂可减小或重新调整溶剂的溶解能力，促进形成大量多孔的聚合物网络和胶束聚集体，从而形成膜孔结构［2］。对于高分子合金的铸膜液体系，添加剂的加入同样对每一种聚合物产生不同的影响。此外，由于添加剂影响大分子溶剂化能力，间接造成不同大分子间的相容性的下降。笔者在PSF/ER合金体系中分别加入大分子添加剂PVP和小分子添加剂H2O，研究了添加剂对合金膜结构和渗透、分离及成膜性能的影响。1实验部分1.1膜材料及试剂PSF，!=0.63，上海曙光化工厂；ER，软化点140~150C，湖南岳阳石化总厂环氧树脂厂；牛血清蛋白（BSA），北京华美生物工程公司；N，N-二甲基吡咯烷酮（NMP），北京西中化工厂；N，N-二甲基甲酰胺（DMF），北京化工厂；聚乙烯基吡咯烷酮（PVP），进口分装，广东汕头北宁化工厂。1.2PSF/ER合金膜的制备将一定比例的PSF、ER混合，溶于适当的溶剂中，固定聚合物的总质量分数为16%，于40C溶解后，加入添加剂，溶解静止脱泡后，在一定温度下于特制平板玻璃上流延，于一定温度的自来水凝胶浴中成膜。1.3水通量的测定新制备的PSF/ER合金膜先在0.5MPa下以去离子水预压11，然后在超滤器（自制）上0.1MPa下测量单位面积在单位时间内透过的去离子水量。1.4截留率的测定以UV-9100紫外-可见分光光度计（中国深圳爱克分析仪器有限公司）测定0.1MPa下分离质量分数0.1%牛血清蛋白水溶液所得的吸光度A（=278nm），根据吸光度的变化计算截留率。R=1-AA()0X100R—膜的截留率；A—牛血清蛋白原液的吸光度；A0—透过液中牛血清蛋白的吸光度。1.5膜的孔隙率的测定将一定面积和厚度的凝胶膜用滤纸吸干表面附着水分后，称重，然后将该膜置于真空干燥箱中至质量恒定，称取干膜质量，按下式计算该膜的孔隙率：Pr=（m湿-m干）/!水·A膜·L膜m湿—湿膜质量；m干—干膜质量；A膜—膜面积；膜—膜厚，!水—水密度。l.6膜的平均孔径的测定测定膜的水通量、孔隙率和膜厚，根据叶凌碧修正公式计算膜的平均孔径：r=［（2.9-l.75Pr）8O/Pr·!P·S］l/2r—平均孔径；—水的粘度；—膜厚；Pr—膜的孔隙率；O—水通量；!P—压力；S—膜的有效面积。l.7溶液粘度的表征将配制好的铸膜液置于自制的乌氏粘度剂中，在超级恒温槽中于30C的温度下测定铸膜液的流出时间，以此来表示铸膜液的粘度。l.8铸膜液凝胶速度的测定在洁净的载玻片上滴一小滴铸膜液，盖上洁净的盖玻片，保持两玻璃板间的距离为0.lmm，然后让蒸馏水通过两玻璃板间的缝隙和铸膜液接触，测定液膜由边缘向内部凝胶达到一定距离所用的时间。2结果与讨论2.l添加剂PVP对PSF/ER合金膜结构和性能的影响2.l.l添加剂PVP对PSF/ER合金膜结构和渗透、分离性能的影响添加剂对溶剂在铸膜液中的溶剂化能力的影响是添加剂影响膜结构与性能的本质。笔者采用PSF/ER合金体系，选用PVP添加剂，其膜性能见图l、图2。可以看出，随着添加剂用量的增加，PSF/ER合金膜水通量增大，而截留率下降。实际上，添加剂使得大分子在成膜过程中趋向于生成大量的胶束聚集体，铸膜液中添加剂/溶剂（N/S）和添加剂/聚合物（N/P）增加，溶剂/聚合物（