荷负电聚砜中空纤维膜的制备及其性能研究

摘要

本文以聚砜(PSF)中空纤维膜为基膜，以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体，采用紫外线辐射接枝的方法制得PSF-g-AMPS荷负电聚砜中空纤维膜。研究了不同单体浓度、辐照时间、阻聚剂浓度、交联剂浓度等因素对荷负电膜纯水通量的影响；研究了表面接枝AMPS单体对基膜亲水性、截留分子量和力学性能的影响，以及荷负电膜流动电位的变化，并系统研究了荷负电膜对抗血栓药物肝素钠和无机盐硫酸钠的截留效果。
　　 在紫外线辐射条件下，聚砜(PSF)中空纤维膜与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)发生接枝反应，可成功制得PSF-g-AMPS荷负电中空纤维膜。荷负电膜纯水通量随着制备条件的不同而有所差异，在单体浓度为0.5％，辐照时间为2min，阻聚剂浓度为1％，交联剂浓度为0.15％时，荷负电膜的纯水通量达到最大值92.47L/m2h，比基膜的纯水通量提高了82.94％。与基膜相比，荷负电膜的亲水性明显改善，随着辐照时间及单体浓度增大，荷负电膜静态水接触角均明显降低，辐照时间为6min时，荷负电膜的水接触角由51.36降至19.98，单体浓度为2％时，接触角由基膜的50.94下降至15.45。水溶液pH值和压力对荷负电膜纯水通量有一定的影响。与基膜相比，PSF-g-AMPS荷负电膜流动电位明显增大，在不同压力条件下，PSF-g-AMPS荷电膜流动电位与压差呈现很好的线性关系，而对基膜截留分子量及力学性能影响不大。
　　 在操作压力压力为0.1MPa，pH为9的条件下，荷负电膜对水溶液中带负电荷的肝素钠有较好的截留效果，初始截留率可达72.23％，约为基膜的3.74倍，且荷负电膜的通量比基膜通量大一倍左右。不同pH条件对肝素钠截留效果有较大的影响。荷负电膜对肝素钠的截留率随着压力的增大逐渐减小，在压力为O.04MPa下对肝素钠的截留率可达73.57％。与基膜相比，荷负电膜的通量恢复率比基膜较高，可达85.71％。荷负电膜对硫酸钠有一定的截留效果，且其截留效果受溶液pH的影响，在pH较高或较低条件下对硫酸钠截留效果较好，而在接近中性条件下，对硫酸钠截留效果相对较差。因此在制备肝素钠过程中可以利用荷负电膜去除肝素钠制备液中的一些无机盐类。

目录

文摘

英文文摘

学位论文的主要创新点

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 聚砜膜的研究现状

1.2.1 聚砜类膜材料介绍

1.2.2 聚砜类分离膜的改性

1.3 聚砜类膜的应用

1.3.1 生物医药领域

1.3.2 燃料电池

1.3.3 水处理

1.3.4 食品领域

1.3.5 其它应用

1.4 荷电膜

1.4.1 荷电膜的制备方法

1.4.2 荷电膜的传质模型

1.4.3 影响荷电膜分离性能的因素

1.4.4 荷电膜的应用

2 课题研究的目的及意义

3 课题研究主要内容

第二章 荷负电聚砜中空纤维膜的制备及性能初步研究

2.1 实验材料及药品

2.2 实验仪器

2.3 实验步骤

2.3.1 荷负电中空纤维膜的制备

2.3.2 正交试验设计

2.4 PSF-AMPS荷负电中空纤维膜结构表征

2.4.1 红外光谱(ATR—FTIR)

2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)

2.5 性能测试

2.5.1 水接触角测定

2.5.2 离子交换容量测定

2.5.3 纯水通量测试

2.5.4 截留分子量测定

2.5.5 拉力测试

2.5.6 荷负电膜荷电性能表征

2.6 结果和讨论

2.6.1 紫外辐射制备荷负电膜机理初步探讨

2.6.2 正交试验结果

2.6.3 红外谱图分析

2.6.4 扫描电镜图

2.6.5 平板膜水接触角

2.6.6 离子交换容量

2.6.7 纯水通量

2.6.8 截留分子量

2.6.9 力学性能

2.6.10 平板膜流动电位

2.7 本章小结

第三章 荷负电聚砜中空纤维膜截留性能研究

3.1 引言

3.2 肝素钠截留实验

3.2.1 实验材料及仪器

3.2.2 实验所用溶液配置

3.2.3 肝素钠测定实验方法

3.2.4 肝素钠紫外吸收光谱曲线绘制

3.2.5 肝素钠标准工作曲线

3.2.6 肝素钠截留实验方法

3.2.7 肝素钠截留实验结果与讨论

3.3 荷负电膜对硫酸钠(NA2SO4)的截留实验

3.3.1 实验所用材料及仪器

3.3.2 实验步骤

3.3.3 试验条件

3.3.4 分析方法

3.3.5 对硫酸钠的截留结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢