高取代度氰乙基纤维素与二醋酸纤维素共混超滤膜的研究

琳1忿卷第:期19公2年6月水态;矛技研Vol.ls.No.3TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTJun.,1992高取代度抓乙基纤维素与二醋酸纤维素共混超滤膜的研究.陈联楷苑学竞郭群晖唐滋二(‘卜国科学院广州化学研究所,郎编:510‘50)摘要用高取代度氛乙基纤维素和二醋酸纤维素共混,试制成性能良好的共况超滤膜。本文探讨了膜液组成以及制膜条件时膜性能的影响,考察了膜的化学稳定性、衬橄生物分解性以及其他的一些性能。结果表明,该共混超滤膜除有优良的抗微生物分解性能外,还比其单组分材料膜有较高的进水性能,在196kPa压力下,牛血清蛋白截留率为98%时,膜的纯水通量50ml/(cm“·h)以上。关.词:高取代度氛乙墓纤维素,二醋酸纤维素,共混超滤膜,膜性能一、前言为了改进单组分材料膜的性能,我们曾用化学稳定性和抗微生物分解性较好的高取代度佩乙基纤维素(HCEC)与膜性能较好的二醋酸纤维素(CA)进行共混改性,试制成共混反渗透膜【’]。结果表明:用HCEC:CA为3:7制成的共混反渗透膜不但有优良的抗微生物分解性能,而且膜的水通量比CA膜也有明显的提高。本工作在上述试验的基础上,对HCEC,CA为3:7的共混材料进行了超滤膜的研制,取得了满意的结果。二、实验(一)试荆及仪.设奋CA,上海醋酸纤维素厂;1#HCEC,自制,牛血清蛋白,上海生化研究所,胃蛋白酶,四川内江生化试剂厂,丙酮、高氯酸镁、二氧六环、氯化锌、柠檬酸、硫氛酸钾等均为化学纯试剂。55一3钟罩式超滤器,上海兴华电子仪器厂生产,751二G型分光光度计,上海第二分析仪器厂。收摘日期:91一08一22*国家自然科学羞金资助项目**汕头大学应用化学九O届毕业生招卷3期陈联楷等高取代度氰乙基纤维素与二酷酸纤维素共混超滤膜的研究16息(二)成的翻备HCEC/cA为3/了的共混物在一定配比的丙酮或体积比为1:1的二氧六环、丙酮混合溶剂中充分溶解,加入一定量的添加剂,搅拌均匀,静置脱泡,用L一S制膜方法制成平板膜。(三)膜性能的洲定膜性能的测试是采用钟罩式超滤器,用空气加压,磁力搅拌器搅拌,膜的有效面积为30eml。室温下先以纯水在245kPa(2.5kg/emZ)压力预压一定时间,再用x96kPa(2.0kg/cmZ)操作压力进行测定纯水通且。除特别指明外,膜的溶质截留性能采用20。一60mg/L的牛血清蛋白水i容液(PH=5.5)进行测定。蛋白质的浓度用751一G型分光光度计测定。三、结果与讨论(一)添加荆种类对麟性能的形晌添加剂是聚合物的溶胀剂。不同添加剂具有不同的化学性质,它作为铸膜液的重要组衰1不同添加荆对成性能的形晌添加剂膜邝度(mm)乡住水通t(ml/cm,·h)牛血演蛋白截留率(%)98一959697月匕咋J工卜⋯nUn.ŽU‘组.月占几目通性八甘介叮‘壳肠拓七”吕OUQ.nU叭U八U工八U.⋯nUn八“.nU成,强烈地影响着铸膜液的结构状态和溶剂蒸发速度tz1,从而影响膜的结构和性能。从表1可看出,采用不同添加剂,膜的水通量差异很大(如柠棣酸和有机醇)。可见对于一种膜材料体系,添加剂的选择是相当重要的。从本试验结果可知,以有机醇为添加剂可获得性能较好的超滤膜,这种膜不但具有高的纯水通量,而抓化锌柠棣敌硫佩破钾高舰酸铁有机醉0.124八次)件妞版二‘_甲犷‘一‘区二.~口J“J一浦翅竺-」之夕-…ƒ占:‘。Š、工日目翻叹书深添加钊用里(%)图1无机添加剂含量对膜性能的影响▲13%锐化锌水洛液,On%高抓酸候水溶掖,心10%旅恨吸钾水络掖且对牛血清蛋自有较好的截留率。(二)添加剂用皿对腆性能的影晌添加剂用量是直接影响膜的孔径和分布,从而影响膜的性能〔2]。最佳的添加剂用盈可使膜获得最高的截留性能和最大的水通量。共混膜采用无机试剂作添加剂时,纯水通量随添加撬量的增加而显著增加(图1)。但当用盈高于24%时,膜液产生凝胶,难以成膜。采用有机醇添加剂则无此现象,用最高至38%,膜液仍均匀无色透明。膜的纯水通最随有机醉用盆的增加出现最大值(图2)。可见在共混体系中有机醇既起致孔作用又起助溶作用,在一定浓度下它以溶剂作用为主,使膜孔径变小,水通t下降。主64永庵理拈街18卷3期从图1,2又可看出,添加剂的用量对膜的截留性能影响不大。这可能是膜的不对称结构所造成。添加荆用t使膜疏松层结构起较大的变化而对表层结构影响较小,至使膜对牛血清蛋白仍保持有较好的截留性能。从图2可知,有机醇添加剂用量为17一19%时,既可使膜保持较高的截留率,又能获得较大的水通量。(三)燕发时间对成性催的形.在确定有机醇添加剂最佳用量后,我们观察了溶剂的蒸发时间对膜性能的影响,从图3可见,蒸发时间对截留性能影响不大,但纯水通量随着蒸发时间的延长出现最大值so.oml/(cmZoh),牛血清蛋白的