聚砜超滤膜凝胶过程研究__平衡分配常数的表征

绪8!卷维`期1992年10月水庸理孩街Vol.1.,NoTECHNOLOGYOFWATERTREATMENTOct.,1992聚砚超滤膜凝胶过程研究.I胡家俊.平衡分配常数的表征曹建湘.蒋华王小逸(北京工业大学环化系,邮编:100022)董声华杨兰娜郑领英(中科院大连化物所,邮编:116023)摘要用高效液相色借,以涂教聚从的玻璃徽球为固定相,水、或丙三醉的水溶液、或丙酸水溶液为流动相;聚砚的七种良溶剂,15种添加剂为样品从测定的保留时间计其了平衡分配常数sK。sK能表征聚砚铸膜液在凝胶过程中,良溶剂与凝胶介质双向扩散速度之比;Ks的时数与正构醉、酸和酩的破原子数n成直线关系,Ks还和铸膜液的雾.点有很好的相关性。并能以sK推浏膜性能。关.询:聚碱超滤膜凝胶过程平衡分配常数一、前气兰.曰高效液相色谱法是近三十年来发展的分离分析技术。oSurirajan实验室开创性的利川其与反渗透分离过程中的分子间相互作用的相似性,将HPLC法引入膜科学研究中,以解决膜材料的选择间题l[,,)。用相分离制备的非对称分离膜,铸膜液在凝胶过程中的双向扩散行为直接影响膜性能,探索其宏观表征方法,一直是膜工作者所关注的重要论题。cabasso,Smolders和Strathmann等人研究了成膜过程中溶剂和凝胶介质对其扩散行为的影响I卜.二;或用lFory一Hugigsn溶液理论计算和验证了聚枫一良溶剂一水三元体系的相分离曲线,并从热力学角度阐述了相分离过程与成膜机理,或用混合热表示溶剂一沉淀荆相互作用大小,以解释海棉状孔和指状孔的形成。中科院大连化物所研究了凝胶过程中相间传质形式对膜结构性能的影响〔’。”’1,北京工业大学以分子间的相互作用研究为依据,提出了聚讽的新的良溶剂吗琳和N一甲基吗琳〔’2,`3〕。这些对于理解相分离非对称膜的成膜机理,发展和制备高性能超滤膜都有一定的参考意义。收摘日期。92一01一22*国家自然科学基金支持课题**现在北京理化分析中心工作15卷5期聚矾超滤膜凝胶过程研究丑.平衡分配常数的表征29夕.,.洲.r曰..本文用HPLC,以聚讽为固定相,凝胶介质为流动相,良溶剂或添加剂为样品时,测定了保留时间,据此计算出平衡分配常数sK,以表征(聚合物一良溶剂)(/良溶剂一凝胶介质)作用力之比,即铸膜液在凝胶介质中的双向扩散比,并探讨了平衡分配常数和膜性能之间的联系。二、实验原理及方法(一)实验原理聚讽一良溶剂二元体系铸膜液中,存在三种分子间相互作用力,即聚合物分子间作用P一P,良溶剂分子间作用S一S和良溶剂和聚合物分子间作用S一P,虽然其溶度参数差都小于2,但不同良溶剂分子和聚枫分子的作用力是有差异的。当铸膜液置于凝胶介质中时,决定双向扩散速度的分子间作用力有P一S,P一G和G一S,聚合物P和凝胶介质G的作用(对任何良溶剂的铸膜液)在凝胶时是相等的,因而P一S/G一S之比是决定双向扩散速度的主要因素。液相色谱过程是溶质分子在流动相和固定相之间的多次平衡分配。平衡分配在很大程度上是由每一相中分子间物理的和化学的作用力所决定的。这些相互作用又与分子的化学结构有关,取决于溶质分子与两相分子间相互作用力的相对强弱,其平衡分配常数K:表现为:sK=固定相中溶质的浓度(molm/l)_V*一v。薪画相币溶质的浓度(mol/而约-一瓦刃-式中V*:溶质的保留体积,V。:流动相保留体积,Vs:固定相体积。故可川HPLC测定保留时间t*后,计算K:的值。二元铸膜液体系凝胶过程中的双向扩散,和以聚飒为固定相,凝胶介质为流动相,良溶剂为样品的HPLC过程是类似的,所以可以用平衡分配常数来表征凝胶过程中的双向扩散情况,进而探索其与膜性能的关系。(二)实脸方法1.涂教采碱固定相的制备称取一定量的玻璃微球或5林m硅球,置于烧瓶中,在尽可能低的毫米汞柱下(本实验为3一4毫米汞柱),加热至140℃左右,保持6一sh,使填料脱水和脱气,在真空下冷却至室温,加入溶有0.1%~1%填料重量的聚讽二嗯烷溶液,并静置12h后,在旋转蒸发器内真空蒸发至干,再在真空条件下,40℃左右保持4h,以除去残留溶剂,用筛分或溶剂淘析后,装柱。2.色讲柱性能评价用甲醇,水=80:2。溶液作流动相,5%的苯、蔡混合物为样品,柱的理论塔板数N可用N二16(t,/t衬2计算,t:为保留时间(mi)n,场为液相色谱中谱带宽度c(m)。涂敷聚枫玻璃微球柱的塔板值为883.6,涂敷5林m硅球柱为3951。由于不进混合样,所以柱的塔板值可以低一些。(三)仪登与药品Lc一6A高效液相色谱,日本岛津,玻璃微球20一30目,上海试剂一厂,x:一503旋转蒸发仪,北京玻璃仪器厂,GWY堆积硅球5卜m,北京化学试剂所,聚讽粉末,=。.61,大连第一塑料厂,良溶剂及添加剂,分析纯或化学纯298水尾钾孩衡18卷