聚醚砜(PES)中空纤维膜的制备及共混改性研究

摘要

本文针对溶液相转化法制备聚醚砜(PES)中空纤维超滤膜,采用不同的制膜液组成、内凝固浴的组成、外凝固浴的组成与温度、空气间隙等制膜条件得到一系列PES中空纤维膜;采用扫描电镜、泡点、孔隙率、水通量与截留率等方法表征膜的结构与性能,分析讨论了制膜条件与膜结构和性能的关系。同时初步探索了磺化聚醚砜(SPES)改性PES中空纤维膜的制备。研究发现,内凝固浴中加入DMAc时,PES中空纤维膜的内表面出现微孔,纤维断面中的孔结构从指状孔向海绵状孔转化,膜的水通量逐渐下降,而截留率变化不大。随着纺丝液中PES浓度提高,得到膜中指状孔结构减少,膜结构趋于致密,中空纤维膜的力学性能逐渐提高,膜的水通量减小而截留率有所增大。当纺丝液浓度为20wt％时,得到的膜具有较好的综合性能。纺丝液的挤出速率的提高时,膜的壁厚增大,断面从单指状孔加海绵状孔结构变为对称的双指状孔结构,最大孔径也减小,外表面变得越来越致密,但水通量增大、截留率减小。通过研究空气间隙距离对膜结构与性能的影响发现,空气间隙距离的增大导致膜内外径的减小,断面从双指状孔结构往单指状孔加海绵状孔结构转变,水通量和截留率同吋增加。改变凝固浴温度发现,凝固浴温度的升高会减小膜的内、外径尺寸,水通量和最大孔径增大。空气间隙为10cm,膜的外皮层孔径随凝固浴温度的升高而变大,在40℃和50℃时出现了明显的微孔,断面近外皮层的指状孔变为海绵状孔;而空气间隙为0cm时却没有发现这种现象。分别用硝酸锂和乙酸等小分子为添加剂时,膜的性能有一定的提高。通过在纺丝液中将亲水性的SPES与PES共混,然后采用相转化法研究SPES改性PES中空纤维超滤膜的制备工艺发现,制膜液中加入SPES使体系发生旋节相分离,大孔的形成受到抑制。外凝固浴中DMAc含量增加吋,膜的尺寸变大,断面靠近皮层的结构变为海绵状,水通量增大,截留率降低。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 膜科学与膜分离技术简介

1 引言

2 膜的定义及膜过程

3 膜的结构与膜组件

4 聚合物膜材料和膜的制备方法

4.1 聚合物膜材料

4.2 膜制备方法

参考文献

第二章 课题提出

1 引言

2 PES中空纤维膜的制备工艺

3 PES中空纤维膜膜材料研究进展

4 PES纤维膜亲水化改性研究进展

课题的提出

参考文献

第三章 聚醚砜中空纤维膜的制备与表征

1 中空纤维膜的结构及影响因素

2 本章的研究内容

3 实验材料与方法

4 结果与讨论

4.1 纺丝液浓度对PES中空纤维膜结构与性能的影响

4.2 减切速率对PES中空纤维膜结构与性能的影响

4.3 内凝固浴对PES中空纤维膜的结构与性能的影响

4.4 空气间隙距离对PES中空纤维膜性能的影响

4.5 纺丝液温度对PES中空纤维膜性能的影响

4.6 凝固浴温度对PES中空纤维膜结构与性能的影响

4.7 添加剂PEG分子量对PES中空纤维膜结构与性能的影响

4.8 小分子添加剂对PES中空纤维膜结构与性能的影响

小结

参考文献

第四章 磺化聚醚砜／聚醚砜共混膜

1 引言

2 实验材料与方法

3 结果与讨论

3.1 SPES含量对中空纤维膜结构与性能的影响

3.2 外凝固浴组成对SPES中空纤维膜结构与性能的影响

小结

参考文献

第五章 结论

致谢

发表论文