聚醚砜-TiO_(2)复合膜及其水气交换性能研究

摘要

冶金与化工等生产过程中,物料分离的成本约占总生产成本的50%以上。膜技术以其绿色、高效和节能等优势,成为解决分离挑战的共性技术之一。开发高性能膜材料始终为膜技术的科技前沿和热点难点。为此,基于耦合多重功能材料的思想,以TiO_(2)为功能添加剂,聚醚砜(PES)为高分子基质,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为致孔剂,制备了PES-TiO_(2)复合中空纤维膜,并将其用于水气交换过程。通过优化致孔剂含量及调变TiO_(2)添加量,考察了膜的结构演变过程及水气交换性能。结果表明,TiO_(2)含量对复合膜结构有显著影响。当TiO_(2)含量过高(大于0.5%,质量分数),膜内添加剂发生团聚,膜表面不均匀。作为对比,当TiO_(2)含量在0~0.5%时,可获得分散均匀、表面致密、高机械强度的复合膜。TiO_(2)添加量为0.5%时,复合膜水气交换性能最佳。在干侧空气流量为4~15 L·min^(-1)时,PES-TiO_(2)-0.5复合膜的水传输速率为0.39~1.54g·s^(-1)·m^(-2),水传输效率为20%~33%,性能较优于目前的商售膜,具备良好的应用潜力。