聚丙烯腈_醋酸纤维素共混超滤膜的研制与改性

文章编号:1007-8924(2002)02-0010-03聚丙烯腈/醋酸纤维素共混超滤膜的研制与改性续曙光胡晓松刘忠洲(中国科学院生态环境研究中心,北京100085)摘要:研究了聚丙烯腈/二醋酸纤维素(PAN/CA)共混超滤膜的性能与聚合物共混比、聚合物质量分数等的关系.结果表明,加有氯化锂(LiCl)的二甲基乙酰胺(DMAC)是PAN/CA共混体系的良溶剂.当聚合物的质量分数为14%,PAN/CA共混比为50/50时,所制得的共混超滤膜的性能较好.对共混超滤膜进行水解改性的实验发现:膜的截留率上升,水通量下降.用酱油、药酒为料液的超滤实验表明:共混膜和水解改性膜的耐污染性能优于聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PS)和磺化聚砜(SPS)膜.关键词:聚丙烯腈;二醋酸纤维素;共混;超滤膜中图分类号:TQ02818文献标识码:A随着膜分离技术的发展,单一的膜材料已不能满足实际应用中对不同截留分子量、化学稳定性、机械强度和耐污染等综合性能的需要,为扩宽膜的品种,提高膜性能,已发展采用共混的手段将不同的聚合物特性结合起来,发展成为新品种的膜.聚丙烯腈和醋酸纤维素都是常用的膜材料,单一的醋酸纤维素膜具有良好的分离与透过性能,但其耐生物侵蚀和化学稳定性较差,适用的pH范围较窄.单一的聚丙烯腈膜具有较好的化学稳定性和热稳定性,但膜较脆,适用性差.通过共混可以结合两者优点,使膜性能得到改善.刘永建等[1]用二甲基亚砜作溶剂,系统探索了PAN/CA共混成膜工艺与所得膜结构和性能的关系.凌爱莲等[2]选用PAN/CA=1B1(质量比),加入第二添加剂,采用含无机盐或有机溶剂的水溶液作凝胶介质,制得截留分子量为6万、水通量为30~70mL/(cm2#h)的PAN/CA共混超滤膜.本文对聚合物共混比、聚合物质量分数和水解改性条件等因素进行了研究.1实验部分111材料聚丙烯腈(PAN),上海金山石化公司;二醋酸纤维素(CA),英国进口;二甲基乙酰胺(DMAC),工业级,上海向阳化工厂;牛血清蛋白(BSA),北京百泰生物技术公司;老抽酱油,北京和田宽酱油厂;国公药酒,北京同仁堂药酒厂;杯形超滤器,本所自制.112PAN/CA膜制备将LiCl溶于溶剂中,加入一定的不同比例的PAN和CA,50e恒温溶解后,用相转化法制膜.113水通量和截留率测定用杯式超滤器,在011MPa的压力下,测定水通量(J).用011%的BSA溶液测定截留率(R).114PAN/CA膜的水解改性分别用不同浓度的NaOH的乙醇溶液和硫酸溶液对共混膜进行水解改性,比较不同的水解改性剂和不同水解时间对膜性能的影响.115PAN/CA膜的耐污染性能测试用PAN/CA膜和水解改性膜超滤酱油和国公药酒,测定超滤过程中料液通量的变化和超滤前后膜的水通量的变化,用水通量衰减系数m来比较膜的耐污染性能[3].水通量衰减系数m定义为:m=(J0-J1)/J0@100%式中,J0为超滤料液前膜的纯水通量,mL/(cm2#h);收稿日期:2001-04-09;修改稿收到日期:2001-05-28基金项目:中科院重大特别资助项目(KZ951-A1-201-02和KZ95T-05)作者简介:续曙光(1951-),女,山西省定襄县,副研究员,从事超滤膜的研制与应用.第22卷第2期膜科学与技术Vo1.22No.22002年4月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYApr.2002J1为超滤料液后膜的纯水通量,mL/(cm2#h);m值越小,表示膜的耐污染性越好.2结果与讨论211聚合物共混比和质量分数的影响本研究以聚合物质量分数为8%、12%和14%的各个共混比例的制膜液制膜,并考察其膜性能,结果见表1.表1不同聚合物含量对膜性能的影响共混比聚合物8%聚合物12%聚合物14%w(PAN)/w(CA)J*R/%J*R/%J*R%0/10066104015131870101018921920/80192103012581850181711901540/6068410极低341565161717901560/4031210极低211651121411971480/202941020181513861311149913100/02631023141510981871059918*J单位:mL/(cm2#h)从表1数据可以看出,聚合物质量分数为8%时,PAN和CA共混物所制的膜,水通量均大于单一的PAN或CA所成的膜,只是膜的截留率偏低.聚合物质量分数为12%的膜,在PAN/CA质量比为20/80时水通量达到最大值,和聚合物质量分数为8%的膜相比,截留率有较大升高.聚合物质量分数为14%的膜,截留率均大于90%.212水解剂浓度和种类的影响21211用NaOH乙醇溶液水解膜分别用0.25mol/L、0.5mol/