磺化聚醚砜复合半透膜的研制

●第l5卷第2期1995年6月膜科学与拄术MEMBRANESCIENCEAND丁ECHN0L0cYVoI．I5№．2n．I995磺化聚醚砜复合半透膜的研制俞三传高从阶。鲁学仁张建飞——————～———，一(国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心，杭州，310012)．7j-[、g》，p摘要本文以聚醚砜(PEs)为原料，经异相和均相磺化法制碍磺化聚醚飘(SPES)；并详细地研究7SPES复台半透膜的成膜规律，所成膜的分离特性和膜的耐热、酸、碱和游离氯性能．研究发现，浸涂稀溶液组成和制膜I艺条件(浸奈时间、热处理温度、热处理时间等)对膜性能影响较大；通过选择合适的制膜I艺和涂布稀溶液组成，可制得高通量的，适用于水软化、不同价阴离子分离和中低分子量有机物脱盐等，耐游离氯性能好，pH实用范围宽的荷电S关键词丝些苎些墨龛墨兰PES复合半透膜．材扦复合半透膜的研究始于6O年代．至80年代初已开发了性能较优的反渗透复台膜，如FT一30口]，PEC一1000口等；但这些膜的耐氯性能均较差．近年来，各国又相继研静J了各种。疏松复合半透膜，如FilraTec公司的NF系列复合膜．日东电工的NTR系列复合膜和东丽公司的uTc系列复台半透膜0]．目前，国际上复合半透膜的发展趋势为开发高性能的复合半透膜．即开发耐氧化、耐游离氯、高脱盐率、高水通量、耐热、抗污染复合半透膜和特种复合半透膜．提高膜的耐游离氯性能是当前十分重要的任务之一．本工作研制了耐热、耐游离氯性能较好，适用于水软化、不同价阴离子分离、高低分子量有机物分级和中低分子虽有机物脱盐等，操作压力较低(≤1．0MPa)的“疏松”SPES复合半透膜．1实验1．1试剂和材料聚醚砜(工业级)12一二氯乙烷(C．P．)四鸯9=甲烷(c．P．)浓硫酸(CP．)乙二醇甲醚(c．P．)修改稿收到丑期：1994—05—18氯仿(C．P．)二氯甲烷(C．P)氯磺酸(C．P．发烟硫酸(CP)乙二醉二甲砒(CP．)了D，1／一、_●‘r●1●＼1，／耦静濮歌维普资讯http://www.cqvip.com礁科学与技术第15卷聚乙二醇400(C．P．)二缩三乙二醇(C．P．)乳酸(c．P．)二甲基乙酰胺(c．P．)磷酸三丁酯(C．P．)甘油(C．P．)一缩二乙二醇(C．P．)l，4一丁二醇(C．P．)二甲基甲酰胺(c．P．)二甲基亚砜(C．P．)磷酸三乙酯(c．P．)1．2SPES的合成及红外分析参考文献[5，6]和专利[7，8．9，10]，采用均相和异相磺化法制各SPES；并用PE一983型红外光谱分析仪进行红外分析．1．3SPES复合半透膜的制备将无纺布增强的聚砜底膜浸入一定浓度的浸涂制膜稀溶液(由SPES，溶剂和添加剂组成)中，一定时间后取出排液，阴干，经4o～100~C热处理一定时间，即可制得SPES复合半透膜．1．4SPES复合半透膜的性能测试14．1用杭州自来水，不同浓度．不同无机盐水溶液作供料液，测定膜的水通量和脱除率．操作压力为1．0MPa；供料液温度为15～25℃；膜有效面积为20era；用电导仪测定膜对无机盐的脱除率，水通量以产水量来计算．1．4．2用不同分子量染料的水溶液作为供料液，测定膜对不同分子量染料的截留性能．2结果与讨论2．1SPES的合成及其红外分析A．Noshay。等的研究表明用均相法对聚砜和PES进行磺化时，PES较难磺化．这主要是由于，在聚砜大分子中，存在双酚．A单体中的苯环，该苯环上的氢较活泼易被取代而磺化I而在PES大分子中，无双酚～A单体结构，其砜基(O=s=O)和与其相联的苯环形成一稳定的共轭体系．使苯环上的氢活性降低而不易被取代，因而鞍难磺化．专利[8，9．1O]采用浓硫酸作为磺化剂对PES进行均相磺化；专利[7]则采用异相磺化法对PES进行磺化来合成SPES。本文分别采用均相和异相磺化法对PES进行磺化．合成了不同磺化度的SPES．其中，反应温度、磺化剂用量等将影响产物的磺化度，应根据实际需要来确定具体的磺化工艺条件．围l为PES和合成的SPES的红外吸收谱围．图中．1010cm处为P取代的芳基醚的振动吸收峰，1028cm处为收代基中砜基(O=S—O)的对称仲缩吸收峰．而1152cm处则为PES大分子中砜基*捌蝈38003000】90011003n0(油散cm)图1PE>钿sI，】：的红|l-吸收图谱维普资讯http://www.cqvip.com第2期俞三传等；磺化聚醚砜复台半透膜的研材(O=S=O)的对称伸缩吸收峰．2．2SPES复合半透膜的成膜规律2．2．1浸涂稀溶液中SPES含量与膜性能关系图2为浸涂稀溶液中SPES含量与膜性能的关系曲线．从图中曲线可知，稀溶液中SPES含量的变化对膜性能影响较大．{膜的水通量随SPES含量的增加而不断下降，SPES的含量在小于0．