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摘 要:制备了聚醚砜(PES)中空纤维膜,并研究了外凝固浴组成对膜水通量的影响.结果表明,纯水通量随外凝固浴中二乙酰胺(DMAc)含量提高而增加.
关 键 词 :中空纤维 PES 水通量 膜
聚合物膜的结构和性能主要由成膜方法和制备工艺决定.目前,膜的制备方法包括相转化、热诱导、高湿诱导、超临界二氧化碳、自组装膜等.相转化法是重要的聚合物膜的制备方法,聚醚砜中空纤维膜通常由浸渍沉淀相转化法制备[1].本文选用浸渍沉淀相转化法,通过改变聚醚砜溶液浓度、空气浴时间和凝固浴温度等来控制膜的结构,以制得水通量良好、截留能力优良,可用于水处理的聚醚砜中空纤维膜[2].
一、实验部分
1.中空纤维膜的制备
将所配制聚合物溶液倒入溶解罐中,静置4 h脱泡.纺丝时,溶解罐中的纺丝液一定压力下通过计量泵挤入喷丝孔.喷丝孔为双环套管型,中部有填充液通入,使纤维形成中空.初生纤维经过一段空气间隙挥发溶剂后,通过外凝固浴成型,然后经过漂洗、热处理定型,最后,通过转筒收集中空纤维膜,制得的膜放入水槽中保存,以备测试.纺丝流程如图1所示.
二、结果和讨论
1.测试时间对水通量的影响
在工作压力下,中空纤维膜会产生一定形变,进而影响膜的液体通量.实验中,我们首先测定了PES膜的水通量与测试时间的关系(见图2).
从图2可以看出,膜的水通量随着测试时间的延长快速下降.当测试时间超过20 min后,水通量基本保持平稳.由于干燥的膜结构在测试压力的作用下膜孔收缩,使孔隙率降低,导致水通量下降.当测试时间超过20 min后,膜的结构已基本保持稳定,因而本实验的水通量数据在预压30min后采集.
2.外凝固浴组成对膜结构与性能的影响
外凝固浴组成对膜结构性能有很大影响,膜水通量随着外凝固浴DMAc/H2O中DMAc含量升高而提高.在外凝固浴中,纺丝液的溶剂与凝固浴的非溶剂交换速率快,使凝胶速度变快,更易于形成致密的外皮层.提高外凝固浴中DMAc含量使外表面的微孔增加,所得膜的皮层趋于疏松,所得膜的透水速度提高,水通量将会明显增加.
内凝固浴组成DMAc: EtOH 等于3: 2 (wt/wt);PES/PVP-K30/PVP-K90/ PEG/DMAc质量比为15/6/4/10/74的纺丝液,外凝固浴DMAc/H2O质量比为70/30,空气浴长度为0.
三、结论
外凝固浴中DMAc含量升高有利于成膜,使外表面的微孔增加,从而使膜的水通量明显增大.