正交实验法优化氯甲基化聚砜_聚砜共混膜的季铵化条件

Optimizationofquaternizationconditionsofchloromethylatedpolysulfone/polysulfoneblendmembranebyorthogonaldesignTanLingyan，LiHuiling，ZhangJingya，ZhangHaoqin，LiuJindun（SchoolofChemicalEngineering，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou450001，China）正交实验法优化氯甲基化聚砜/聚砜共混膜的季铵化条件谭翎燕，李惠玲，张景亚，张浩勤，刘金盾（郑州大学化工学院，河南郑州450001）［摘要］将氯甲基化聚砜（CMPSF）/聚砜（PSF）共混膜浸于三甲胺溶液中制得季铵化聚砜（QMPSF）/聚砜（PSF）膜。采用正交实验考察了季铵化反应条件如季铵化温度、季铵化时间、三甲胺浓度等对QMPSF/PSF膜性能的影响，优化了季铵化条件，制得了性能较佳的季铵化QMPSF/PSF膜。研究结果表明，在0.2MPa压力下，制备的季铵化QMPSF/PSF膜的水通量为31.35L/（m2·h），对相对分子质量为31000~50000的聚乙烯醇溶液的截留率为89.6％。［关键词］氯甲基化聚砜；季铵化聚砜膜；超滤膜［中图分类号］TQ028．8［文献标识码］B［文章编号］1005-829X（2008）11-0030-03Abstract：Thequaternizedpolysulfone（QMPSF）/polysulfone（PSF）membranehasbeenpreparedthroughdippingchloromethylatedpolysulfone（CMPSF）/polysulfone（PSF）blendmembraneintotrimethylaminesolution.Theeffectsofquaternizedreactionconditionssuchasquaternizationtemperature，quaternizationtime，concentrationoftrimethylaminesolutionetc.ontheperformanceofQMPSF/PSFmembranehavebeeninvestigatedbyorthogonaldesign.Thequaternizationconditionsareoptimized.ThequaternizedQMPSF/PSFmembranewithgoodperformanceshasbeenprepared.Theexperimentalresultsshowsthatundertheoperatingpressureof0.2MPa，thewaterfluxofthequaternizedQMPSF/PSFmembraneis31.35L/（m2·h），whiletheretentionofpolyvinylalcohol（PVA，relativemolecularmass31000-50000）is89.6％.Keywords：chloromethylatedpolysulfone；quaternizedpolysulfonemembrane；ultrafiltrationmembrane荷电超滤膜是指内外表面上存在着固定电荷的超滤膜。从分离行为看，常规膜分离过滤是一种基于物理筛分的原理。荷电超滤膜除了物理筛分外，还有Donnan效应，因此具有特殊的分离性能。由于同性相斥的电荷效应，荷电超滤膜能与带相同电性的被分离物质之间产生相互排斥的作用，降低物质在膜表面的沉积，从而使膜的抗污染性显著增强，也可使粒径相当而荷电性不同的组分得以分离。这些特性使得荷电超滤膜在很多工业领域中得到了广泛的应用〔1~6〕。相对于荷负电膜、荷正电膜研究较少。聚合物膜季铵化改性是得到荷正电膜的一种常用方法。有一些学者将氯甲基化聚砜（CMPSF）膜浸入三甲胺溶液中进行季铵化改性，使其中的氯甲基基团转化为季铵离子，以制备荷正电的季铵化聚砜（QMPSF）膜。张保成等〔7〕以CMPSF为膜材料，二甲基甲酰胺为溶剂，以聚乙二醇PEG400为添加剂，用L—S相转化法制得CMPSF超滤膜，再将其浸泡于三甲胺溶液中，制备了QMPSF超滤膜。郝继华等〔8~10〕将CMPSF溶于含有顺丁烯二酸的丙酮、二氧六环混合溶剂中，用相转化法制得CMPSF膜，再将其浸入三甲胺溶液中，制得QMPSF反渗透膜。膜的脱盐率为93％，水通量为0.8m3/（m2·h）。实验证［基金项目］国家自然科学基金（20676125）第28卷第11期2008年11月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol．2