高性能聚砜中空纤维膜的制备及性能研究

摘要

干-湿法纺丝制备聚砜中空纤维膜的过程中，由于铸膜液中的聚合物、溶剂和添加剂之间的相互作用，以及纺丝过程中铸膜液温度、凝固浴和芯液组成、凝固浴温度、卷绕速度等工艺参数的综合影响，导致对
　　于制备不同类型（如高水通量、高截留率）的超微滤膜时，各因素对膜结构形态的形成和成形后膜性能的影响趋势和程度不同。此外，常规方法制备的高水通量的聚砜中空纤维微滤膜的微孔结构稳定性较差，随运行时间甚至存放时间的延长，水通量有不同程度的衰减。如何通过适当的后处理，提高膜结构的稳定性，减小膜在存放或运行过程中水通量的衰减，或通过纺丝-拉伸-热定型一步法制备较为稳定的高通量微滤膜，是工业生产应用中的重要研究课题。
　　论文以铸膜液组成、中空纤维膜纺丝工艺参数及所制备的聚砜中空纤维膜为研究对象，采用膜水通量截留测试装置、扫描电镜、紫外分光光度计等仪器设备，对不同条件所制备的中空纤维膜和不同拉伸-热定型条件处理后的样品进行了测试分析。
　　通过控制凝固浴温度、空气浴高度、芯液组成、添加剂种类和含量、聚合物浓度等参数，研究其对膜结构和性能的影响，并制备出高水通量超滤膜和高截留超滤膜。结果表明，凝固浴温度为70℃，空气浴高度为190mm，芯液中DMAc含量为70％时能制备出在0.1MPa测试压力下，通量高达1000L/(m2·h)，对卵清蛋白的截留率为90％的高通量聚砜中空纤维超滤膜;聚合物浓度为33％，凝固浴温度为30℃，添加含量为12％时，制备出对PEG6000截留率达到99％，对PEG4000截留率达80％的高截留聚砜中空纤维超滤膜。
　　实验中对已制备的高通量中空纤维微滤膜进行不同比例拉伸后，放入电热鼓风干燥箱中进行热处理。研究了拉伸率、热定型温度、热定型时间对膜水通量和结构的影响。结果表明:不同程度的拉伸-热定型对聚砜中空纤维微滤膜的水通量有明显影响。本实验中的最佳处理条件是拉伸10％后，60℃热定型10min，测试80min后膜丝的水通量较未处理的原丝提高22％。适当的拉伸-热定型对微滤膜的水通量和微孔结构稳定性有一定的提高。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 膜分离简介

1．1．1 前言

1．1．2 膜和膜分离定义

1．1．3 膜分类

1．1．4 膜损耗

1．1．5 膜分离技术发展概况

1．2 聚砜膜

1．2．1 聚砜膜特点

1．2．2 聚砜膜的应用

1．2．3 制膜机理

1．3 本论文研究内容

1．3．1 课题研究背景

1．3．2 课题研究内容

第二章 铸膜液组成和纺丝工艺对中空纤维膜结构和性能的影响

2．1 概述

2．2 实验部分

2．2．1 实验药品及仪器

2．2．2 实验步骤

2．2．3 测试与表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 凝固浴温度对聚砜中空纤维膜结构与性能的影响

2．3．2 空气浴高度对聚砜中空纤维膜结构与性能的影响

2．3．3 芯液组成对聚砜中空纤维膜结构与性能的影响

2．3．4 添加剂对聚砜中空纤维膜性能的影响

2．3．5 聚砜浓度对中空纤维膜结构与性能的影响

2．4 本章小结

第三章 后处理对中空纤维膜结构和性能的影响

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验药品及仪器

3．2．2 实验步骤

3．2．3 测试与表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 水洗时间对聚砜中空纤维膜添加剂洗涤效果的影响

3．3．2 拉伸-热定型对中空纤维膜水通量和结构的影响

3．4 本章小结

第四章 结论

参考文献

硕士期间发表论文

致谢