紫外辐照改性聚砜超滤膜

紫外辐照改性聚砜超滤膜＊陆晓峰刘光全刘忠英王彬芳＊＊(中国科学院上海原子核研究所膜分离技术研究开发中心,上海201800)摘要用紫外辐照的方法改性聚砜超滤膜,紫外辐照后膜性能的变化与辐照时间、改性剂种类、改性剂浓度等有关.聚砜超滤膜经紫外辐照改性后,通量增加、膜的亲水性增强.并讨论了紫外辐照改性超滤膜的机理.关键词超滤聚砜膜紫外辐照膜污染分类号TQ423.2在几种不同材料超滤膜对蛋白的吸附污染研究中[1],聚砜超滤膜的污染最严重.为改善聚砜超滤膜的这种状况,通常的做法是改变聚砜超滤膜表面的疏水性.我们曾试图用表面活性剂浸渍聚砜超滤膜的方法[2],使聚砜膜的亲水性有所改善.但试验表明,表面活性剂在膜表面会逐渐脱附.因而,用表面活性剂浸渍膜的方法在实际中使用有一定限制.Nystrom[3]采用紫外辐照的方法对膜进行改性,使膜表面的亲水性增加,通量有较显著的提高.本文采用紫外辐照的方法来处理聚砜超滤膜,试图通过辐射能的作用,使聚砜超滤膜表面的结构发生变化,从而改善膜表面的亲水性.试验初步研究了聚砜膜在各种改性溶液中,紫外辐照不同时间引起的通量、截留率等膜性能的一系列变化.1实验方法1.1超滤膜制备用相转换方法制膜,试验采用的聚砜(PSF)膜,由刮膜机一次制得,该膜对聚乙二醇(PEG)20000的截留率大于90%.1.2通量(J)测定用杯式超滤膜评价仪,平均压力0.2MPa,预压30min后,收集一定时间内通过膜的液体体积,并按下式计算:J=透过液体积膜面积×时间(mL/cm2·h)1.3截留率(R)测定用杯式超滤膜评价仪,平均压力0.2MPa,溶液浓度为5g/L的聚乙二醇(PEG-20000).先平衡20min,再取样用TOC-10B总有机碳测定仪测定其浓度,截留率按下式计算:R=(1-透过液浓度/料液浓度)×100%1.4接触角(θ)测量用IY-82接触角测定仪测量去离子水对膜表面的接触角θ,θ表征水对膜表面的浸润性,θ值越大,水在膜表面的张力越小,即膜表面亲水性越弱[4].1.5膜爆破强度的测定截取标准面积的膜,密封其四周,用压力表检验泵逐渐提高测试溶液的压力,读取膜爆破时压力表的读数,即为膜的耐压强度.1.6红外吸收谱图测定将膜溶于氯仿中,涂层法制样,在NicoletFT-IR20SX红外分析仪上测出红外吸收谱图,分辨率4cm-1,扫描次数为10次.1.7紫外辐照改性把聚砜超滤膜浸入一定浓度的改性液中,膜截留控制面朝上,用波长为253.7nm的20W紫外灯辐照一定时间,然后用去离子水漂洗尽改性剂后待用.所采用的改性剂为:乙醇、葡聚糖(MW为收稿日期:1998-01-06;修改稿收到日期:1998-04-20第一作者:男,45岁,高级工程师＊＊华东理工大学＊上海市自然科学基金资助项目第18卷第5期膜科学与技术Vo1.18No.51998年10月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYOct.1998DOI:10.16159/j.cnki.issn1007-8924.1998.05.01240000)、牛血清白蛋白(BSA)等.2结果与讨论2.1紫外辐照时间对膜通量和截留率的影响将聚砜超滤膜分别浸入浓度为450mL/L的乙醇和100mg/L的葡聚糖水溶液的改性剂中,辐照时间在1～20min,然后分别测定不同辐照时间后膜的通量和截留率.未辐照膜的通量(J0)为100,辐照后的膜通量为(Jv),以Jv/J0表示辐照前后膜的通量变化率.两种改性剂的膜通量变化率和截留率随辐照时间的变化情况见表1.表1通量变化率和截留率随辐照时间的变化辐照时间/min乙醇改性剂葡聚糖改性剂(Jv/J0)/%R/%(Jv/J0)/%R/%010098.0——213795.2——415393.8——616494.2——1017297.710594.41215896.512090.81414096.014085.818——13687.420——13088.2注:未辐照膜的截留率为97.9%.当改性剂为乙醇溶液时,随辐照时间的延长,膜的通量与未辐照膜比较均有不同程度增加,辐照时间在1～10min内通量随辐照时间的延长基本呈增加趋势,辐照时间超过10min后,通量迅速下降.膜的截留率与未辐照膜比较均有不同程度下降,但下降幅度较小.当改性剂为葡聚糖溶液时,通量和截留率与用乙醇改性剂的情况类似,但其通量增长的最高点出现在辐照时间为15min时,辐照时间超过15min后,通量迅速下降.截留率的下降幅度比用乙醇改性剂大.结果表明,在超滤膜的紫外辐照改性中,通量的增加有一个最佳辐照时间.并随改性剂种类的不同,达到通量增加的最大值所需的辐照时间是不同的.2.2改性剂种类对膜通量和截留率的影响将聚砜超滤膜浸入不同的改性剂中,辐照时间固定为10min,再测定膜的通量