高分子纳滤膜的制备技术

第3期高分子通报57引言高分子纳滤膜的制备技术蒲通，曾诈祥(华东理5-大学化5-学院，上海200237)摘要：纳滤膜是舟于反渗透膜和超滤膜之问的一种压力驱动的新型分离膜，已成为近年来研究的热点，由于其截留分子量范围相对较窄(2oo～lOOO)且孔径处于纳米级(1om)，因此膜材质的选择丑制备技术成为制备出高性能纳滤膜的关键本文秆绍j-高分子纳滤膜的几种主要的制备工艺．井概连了近年来国内外在高分子纳滤膜材质制备方法及所制膜性能及应用方面的研究进展关键词：纳滤膜；高分子膜}膜材料I膜制备技术高分子纳滤膜是近几年国内外竞相开发的新型分离膜，其分离特性介于反渗透和超滤之间，它的出现大大推动了膜技术及相关应用领域的发展，并已在石化、生化和医药、食品、造纸、纺织印染等领域以及水处理过程中得到广泛应用。商品化纳滤膜的材质主要是聚酰胺(PA)、聚乙烯醇(PVA)、磺化聚砜(sPS)、磺化聚醚砜(sPEs)、醋酸纤维素(cA)等；表l给出了它们的性能⋯。表1典型蚺遗膜材质豆其膜性能国内的纳滤膜研究工作起始于80年代末，至今尚无商品化产品出现，目前太都处在实验研究阶基盒项目：国家教育部科学技术重点项目；作者筒介：蒲通(1971一)，男，甘肃兰州』、．硕士生．助理工程师1994年毕业于北京化工大学化学工程系，获工学学士学位，同年毕业分配到中国石油兰州石化公司研究院，从事化学工程领域的研究工作。1998年考凡华东理工大学化工学院攻读硕士学位．导师为曾作样教授，主要研究方向为膜材料、膜制备、膜分离基础理论及其应用研究。已发表论文4篇，申请发明专利一项；*通讯联系人维普资讯http://www.cqvip.com58高分子通报2001年6月段，但作为一种新兴分离膜，由于对其确切的传质理论尚不清楚，而且随着应用领域的不断扩展及需求的不断增长，就需根据分离对象的性质来制得适用的纳滤膜，由于纳滤膜的截留分子量范围相对较窄(200～lO00)且孔径处于纳米级，因此膜材质的选择及制备技术成为制备出高性能纳滤膜的关键，本文将从纳滤膜几种主要的制备方法人手对近年来国内外在这一领域的研究作一概述。1纳滤膜的制备技术1．1s相转化法L-S相转化法是使均相制膜液中的溶剂蒸发，或在制膜液中加入非溶剂、或使制膜液中的高分子热凝固，都可使制膜液由液相转变为固相。用该法制备纳滤(NF)膜，关键是选择合适的膜材质、铸膜液配方(包括聚台物浓度、溶剂、添加剂种类及含量等)及铸膜工艺条件(包括蒸发温度及时间，相对湿度，凝胶浴组成和温度以及凝胶时间，热处理温度及时间等)。Flildenbrand等用含有70％～95％丙烯腈和5％～30％其它非离子乙烯基或(甲)丙烯酸单体(特别是乙烯基乙酸盐)的共聚物为膜材质，以Ⅳ一甲基吡咯烷酮(NMP)或它与其它极性非质子传递溶剂混合作为溶剂，以DMF—AcMNe的混合物及DMSO-DMF的混台物和水混合作为沉淀剂，采用L广s法制备了不对称丙烯腈共聚物NF膜。Ohya等用s法研制了用于石油炼制的不对称芳香聚酰亚胺膜，铸膜液为2o(wt)％菲和18(wt)％聚酰胺酸的二甲基乙酰胺溶液，铸膜液温度为30℃～90℃，蒸发时问1min～3mln，在癸二酸二辛酯中热处理成膜，该膜的截留分子量为170～4OO，其中截留分子量170的膜能有效的分离汽油和煤油。郭明选等制备了醋酸纤维素(CA)纳滤膜，并对活性艳红染料x．3B(相对分子量650)水溶液进行了分离·陛能研究。大连理工大学用聚(2，3一二氮杂萘醚砜酮)(PPEsK)制备的耐高温NF膜具有良好的热、化学和机械稳定性，可对高温流体如纺织和染料工业废水进行处理，制膜条件为：温度18℃，相对湿度35％，蒸发时间5s～25s，PPESK浓度10％～15％，添加剂浓度12％～18％，水浴温度6℃，凝胶时间36h，采用NMP作溶剂，丁酮、乙二醇甲醚和乙醚作为添加剂，该膜可进行染料(相对分子量6OO～9OO)的分离。扬少华等以带有酚酞基侧链的磺化聚芳醚砜(SPES—C)为膜材料，直接采用L广s法制得了对相对分子量(MW)>360的荷负电染料有良好截留率的荷电型系列小孔超滤膜，并研究了不同溶剂．添加剂体系对膜性能的影响。此外，Gaitseva等‘制备了醋酸纤维素硫酸酯纳滤膜。1．2转化法纳滤膜孔径介于反渗透膜和超滤膜之间，因此可以通过调节制膜工艺将反渗透膜表层疏松化或将超滤膜表层致密化来制备纳滤膜。如商品化的NF40，NFSO和SU200，SU600纳滤膜既是从Ns一300反渗透膜转化而来。高田更一等先制备小孔径的聚口．氯苯乙炔(PPCA)超滤膜，再对该膜进行热处理和磺化制得PICA纳滤膜，该膜在0．4MPa下对PEG1000的截留率达94％，水通量为54．21．／(m-h)。此外，Tremblay等等羧化聚砜超滤膜用酸处理可使膜