聚芳醚砜_酞侧基聚砜共混超滤膜的研究

第12卷第4期1992年12月膜科学与技术MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYVol.12No.4I油e.1992聚芳醚飒一酞侧基聚飒共混超滤膜的研究吴开芬李书申韩式荆(中国科学院生态环境研究中心,北京,100085)摘要开发新型膜材料是目前人们普遮关注的问题.选择适当的共混聚合物体来可以得到性能优良的共混膜.本文通过共混方式制得了孔径较小(截留分子童为数千)的共混超滤膜,着重研究了聚眺巩(PES)与酚欣侧基聚巩(P〔尤)共混聚合物的相溶性以及铸膜组成、制膜过程的主要参数对共混超滤膜夺离特性与形态结构的影响。1前言目前适于制备超滤膜的高分子材料有限,而且用这些材料制成的超滤膜的性能又各有其长处和不足.仅以国内较有基础的聚矾和醋酸纤维素超滤膜为例,前者具有较好的化学稳定性、热稳定性、耐细菌侵蚀性和机械强度。但由于其亲水性差,而不易制得水通量适宜、孔径较小的超滤膜。后者虽然亲水性好,能得到高水通量的膜,但其化学稳定性、热稳定性远不如前者,因而限制了它的应用范围.开发更多的高分子材料以制备性能优良的超滤膜,对满足各个工业领域对超滤膜日益增长的需求是很有意义的.对已有的高分子材料进行化学改性以改进其亲水性、耐热性、耐污染性等,或者选用适当聚合物共混体系使其兼有每种聚合物特性,都不失为扩大制备超滤膜聚合物品种的有效方法。1972年英国帝国化学公司成功地开发了聚醚矾(PES)被誉为是具有高热变形温度、高冲击强度、耐化学性好等综合性优良的工程塑料。PEs为非结晶性工程塑料〔”,结构式为:0、趁多-箫趁}刁‘(PEs)0已有报导用它制成超滤膜田,也有专利报导了它与聚巩(Udel)制成共混超滤膜〔,一’〕.酞侧基聚讽(PDC)是80年代初我国首先研制成功并投入生产的新型工程塑料,其结构式为:壬娜~伊份,二日(PDC).24·膜科学与技术第12卷由于分子中引进了酚酞侧基,和PS,PES相比,亲水性有所改善.作者曾用它制成性能优良的超滤膜,其透水速度比孔径相同的聚砚超滤膜要高很多[’1.基于两种材料的独特性,并具有相同的溶剂(DMF,DMAC,NMP等),本文对PES与PDC的共混相溶性、铸膜液组成、制膜条件、膜透过特性与膜形态结构等进行了研究,制得了截留分子量为几千的超逮膜.2实验2.1原料及仪器设备聚醚砚(PES):吉林大学生产酞侧基聚矾(PDC):徐州造漆厂产聚乙二醉(PEG)旧本进口,上海化学试剂厂分装二甲基乙酞胺(DMAC):聚合级,上海曙光化工厂生产总碳测定仪:TOC10一B日本岛津膜评价池:本所自制不锈钢池。2.2制膜及膜性能评价方法采用L一S相转化法制膜,除特殊注明者外,铸膜液组成为:PES/PDC一6。/4。,聚合物浓度为24写,溶剂为DMAC.制膜条件为:蒸发时间10秒;空气温度:25℃,空气湿度20一30%.凝胶浴(水)温度为5~7℃。制好的膜经过充分浸泡冲洗之后,在膜评价池上进行预压(0.SMPa,Zhr)后,在0.3MPa下溯透水速度(f).用同一评价池,用loo0PpmPEG水溶液进行超滤,原液及透过液中PEG浓度用TOC测定仪测定后算出截留率(R).3.1结果与讨论铸膜液组成对膜性能的影响3.1.1PES/PDC共混比的影响表1PES/PIX二共混比不同对膜性能的影响PES/Pl犯fR,%(PEG)(wt)(ml/em二h)10000600030002000100/02177.355.225.813.580/20l588.673.124.013.560/402098.792.559.141.840/6016一90.521.210.820/801795.580.647.022.90/1002193。273。134.814.8滚合物浓度:21%选用DMAC’为溶剂,观察不同PES/PI犯共混比时铸膜液溶解情况,结果表明PES、PDC在DMAC中有较好的互溶性,在任何共混比例下均可得到比较澄清、透明的溶液.制得超滤膜的透过性能列于表1.可以看出:当PES/PDC为60/40时,可以制得孔径较小(截第4期吴开芬等:聚芳醚矾一酸侧荃聚矾共混超滤膜的研究·留分子t为6000)、透水速度较高的超滤膜。3.1.2聚合物浓度对膜性能的影响在一定PES/PDC共混比下,改变聚合物在铸膜液中的浓度,观察其对膜性能的影响,结果如图1所示:在实验条件范围内随聚合物浓度增高,膜的透水速度明显降低,对PEG一6000的截留率随之增高,达到一定浓度之后,截面率均可在90%以上。这与PS超滤膜和PDC超滤膜的实验规律相似[6,7〕3.1.3添加剂的选择添加剂种类及用量直接影响铸膜液结构,从而对膜的孔径及孔隙率均有影飞的占40(次)。留60.三弋一三二20406080100凝固洛温度(℃》图l聚合物浓度的影响对PEG一6000的截留率