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聚砜超滤膜结构对铸膜溶液性质的依赖性

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【中文关键词】聚砜  粘度  溉董  超滤膜结构  
【摘要】考察了聚砜(PSF)在N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)三种溶剂中的链尺寸、铸膜液的零切粘度和浊点等,用场发射扫描电镜(SEM)对膜的表面形貌和截面结构进行了表征。结果表明,PSF在三种溶剂中链尺寸大小为NMP〉DMAc〉DMF,与PSF在三种溶剂中耐非溶剂水的能力顺序相同。当PSF浓度为13%时,相对粘度和流动活化能大小的顺序为DMF〉DMAc〉№伸。以DMF为溶剂制备的膜截面为具有密度梯度的网络状孔,而以DMAc和NMP为溶剂得到的膜为指状孔。不同溶剂对膜结构、水通量和截留率有显著影响。
【部分正文预览】

PSF是一种性能优异 的成膜高聚物 ,具有 良好的机械 强度、耐酸碱性能、抗压密性、化学稳定性 、耐热性 以及 pH使用范围广等优 点,是 目前工业上应用最广泛的膜材料 。用 PSF制备的超滤膜不仅广泛用于普通的超滤领域,而且被用作复合纳滤膜和反渗透膜的支撑膜[】1。为了制备高效复合纳滤膜和反渗透膜,首先必须使用超滤膜作为支撑体。 超滤膜的表面孔结构对于后续的界面聚合制备复合膜影响很大。 一般超滤膜 的孔径在 1~100nii1,若超滤膜孔径太大,则在此基础上通过界面聚合难 以形成无缺陷的选择层,从而严重影响膜的选择性;若超滤底膜孔径太小,尽管有利于界面聚合层的形成 ,但膜 的通量会显著下降[21。超滤底膜 的截面结构不会影响纳滤和反渗透膜 的通量和截留率,而是起支撑作用。

因此,在超滤膜具有合适 的表面结构 以满足界面聚合的要求时,使膜 的截面具有网络状结构,以满足操作压力的要求,是提高反渗透海水淡化效率 、实现高压反渗透膜工业化的关键 。

通过浸润相转化法成膜是制备致密膜、不对称膜、微孔膜的主要方法 。对于成膜 的各种因素对 PSF浸入相转化法所 得膜结构与性 能的影 响方面 的研究,国内外的研究者发表 了许多相关论文 ,如铸膜溶液所用 的聚合物浓度 、溶剂种类 、添加剂种类 、非溶剂以及成膜温度等 。相转化所得膜 的结构形态和性能取决于制膜过程中的铸膜溶液所用溶剂与相转化过程溶剂与非溶剂 的交换速度。因此,考察成膜溶剂对铸膜溶液性质和膜结构的影响,将为制膜从以经验为主向以科学的定量控制为主的转变开辟一条新的思路 。本文以 NMP、DMAc、DMF为溶剂,考察了 PSF在不 同溶剂 中的链尺寸 、零切粘度 、浊 点和流动活化能等铸膜液的溶液性质和所得膜 的结构 。

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