磺化聚醚砜复合半透膜的初步研究

●第19卷第4期1993年8月水处理技术TEC}fNOLOGYOFWATERTREATMENTV0I_19No．4Aug．，1993磺化聚醚砜复合半透膜的初步研究fj7一抗摘要2本文以磺化聚醚矾(SPES)为原料，制备7SPES复合半逢膜，初步研究7浸涂液组成与膜，I生能的关系，探索7制膜I艺条件对膜性能的影响，测试7膜耐氯性能及对MgSO·，Na~SO·水溶液脱除效果。结果表明，选择合适浸涂液组成和制膜条件，能够制得高通量、适宜于硫酸盐型成水脱盐的耐氯复合半逢膜。关键词：磺化聚醚碱，复合膜，耐氯T警船葺适敬一、前言反渗透技术自70年代大规模应用以来，膜性能不断获得改进和提高。但是，目前无论是广泛使用的醋酸纤维素膜还是已获得商品化的复合膜如NTR一7250、FT一30、PEC-1000等都存在不足之处l，尤其是耐氯性能差，因此开发耐氯反渗透膳仍是一重要研究课题。近年来国外膜研究人员开发的荷电复合半透膜，如美国Millipore公司的复合中空纤维荷电膜、日东电工的NTR一7400荷电复合膜都具有优异的耐氯特性]。本文以实验室日制磺化聚醚砜(SPES)制备了复合半透膜，初步研究了浸涂液组成与膜性能的关系，探索了制膜条件对膜性能的影响，测试了膜耐氯性能及对MgSO．、NaSO。水溶液的脱除效果二、材料与方法(一)sPEs复合膜制备1．浸涂液组成树脂：SPES(实验室自制)；溶剂：乙二醇甲醚}添加剂：聚乙二醇，乳酸，XY—i(一种合成高分子树脂)2．复合膜制备将无纺布增强聚砜超滤膜浸入漫涂液中一定时间，取出排液，风干，经40—60℃热处理，制得复合半透膜。(=)复合膜性能测试用杭州自来水(含盐量约80mg／L)、1000mg／LMgSO、1000mg／LNa：so水溶液作供辩液测定了膜的水通量和脱除率。操作压力2OMPa，供料液温度l0—30℃，供料液线速度10—15cm／s，膜有效面积20era。用电导仪测定无机盐脱除率，水通量以产水量计算。收精日期93—03一O4维普资讯http://www.cqvip.com198水处理技术第19卷第4期三、结果与讨论复合膜的脱除率(一般认为)主要由其表面的超薄层的结构特性决定。作为超薄层的多孔支撑体的聚砜基膜的结构会不同程度地影响超薄层的尺寸稳定性从而间接影响到超薄层的脱盐性能。而复合膜的水通量直接地受超薄层和支撑体基膜结构特性双重影响。制备复合膜的浸涂液组成和制膜条件的改变同时影响膜的结构和性能。r(一)漫涂液组成与膜性能的关系1．SPES含量与膜性能的关系由图i可见，SPES含量变化对膜水通量影响显著，随SPES含量增加膜水通量不断下降，当SPES含量高于I．2时水通量急剧下降，在实验范国内膜脱盐率受SPES含量的影响不大，在0．8到1．2范围内几乎不变，从0．8变化到1．6，脱除率略有增加。这可能由于SPES含量增加，复合膜超薄层的相对厚度略有增加，这种厚度变化还未能引起脱盐能力的改变但使水通量下降明显。因此欲提高膜脱除率，在实验范围内，增加SPES含量是不适宜的。一．2．聚乙：醇(PEG)含量对膜性能的影响如图2所示，在实验范围内随PEG含量增加膜的脱除率下降，水通量增加，这主要由于t一方面PEG能使支撑体聚砜基膜孔隙尽可能保持完好；另一方面，PEG分子中伯羟基及大量醚键一cH。～O—cH一都能与SPES分子中RSO。基团之间产生相互作用，因而对超薄层也产生一定的影响，因此PEG含量的变化，对膜的脱盐率和水通量产生明显影响。可见改变PEG含量能有效调节膜的脱除率和水通量。V丹凿留SPES占量(，；)2S曼●曙*辟越翟PEG鲁量(，f)三·翼图1SPES含量与膜性能的关系图2PEG含量与膜性能的关系3．添加剂xY一1的含量对膜性能的影响添加剂从0．1增加到0．2时膜的水通量降低了约60，而脱除率增加不到1o，说明添加剂xY一1对膜水通量的影响程度较大。(二)制膜条件的影响1．聚砜基膜的预处理方法的影响表1所示，PS基膜不同预处理方法所得复合膜的性能差异明显。作为复合膜的多孔支撑体PS膜膜孔里含有一定量的吸湿性添加剂，未经预处理直接浸入浸涂液，这些吸湿性添加剂，从某种程度而言不利于多孔支撑膜对浸涂液中各种组分的维普资讯http://www.cqvip.com●第19卷第4期夏永清等，磺化聚醚砜复合半透膜的初步研究199吸附，而且制得的复合膜中的多孔支撑体的孔径尺寸及孔隙率与基膜相比变化不大，所以水通量最大，脱除率最低：PS基膜经水洗后进入浸涂液，由于浸涂液中的溶剂，添加剂及SPES都具有吸水性，多孔支撑体能很好地吸附浸涂液的各组份，所以，得到的复合膜同时保持较高的水通量和较高的脱除率；多孔支撑体基膜经干燥后，孔径减小且孔径分布变窄，孔隙率可能降低，所以制得的复合膜脱除率最高，水通量最低。2