PSF_SPES共混中空纤维超滤膜制备的研究(3)

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换容量的增大,PSF-SPES中空纤维膜的截留率有所增加,特别是IEC从0.43mmol/g增加到0.67mmol/g时,膜对Na2SO4和PEG4000的截留率明显提高,而IEC从0.67mmol/g增加到0.95mmol/g时,膜对Na2SO4和PEG4000的截留率增加幅度较小。从表2中还可知,当IEC由0.67mmol/g到

0.95mmol/g时,Na2SO4溶液和PEG4000溶液通量下降,这说明随IEC的增加膜内相邻聚合物聚集体与聚集体之间的空间减小,因而聚合物链段间空隙产生的网络孔变化不大。

2.3 外凝胶剂对PSF-SPES中空纤维膜性能的影响

采用PEG200、正丁醇、正丙醇等为外凝胶剂,改变PSF-SPES中空纤维膜外皮层结构。不同外凝胶剂对Na2SO4的通量和截留率的影响结果如表3所示。由表3可知,当PSF含量为23%、SPES的含量为2%和IEC为0.67mmol/g时,PEG200作为外凝胶剂的PSF-SPES中空纤维膜性能较好。

Table3EffectsofdifferentexternalcoagulantagentonrejectionandpermeatefluxofNa2SO4solutiona)

Externalcoagulantagent

PEG200ButanolPropanol

Noexternalcoagulantagent

R/(%)17.314.911.24.4

J/[L h-1 m-2 (MPa)-1]

10497153438

a)SPEScontentwas2%;PSFcontentwas23%;SPESIECwas0.67mmol/g;PEG200wasusedasexternalcoagulant;Coagulanttemperaturewas20 .

2.4 铸膜液中添加剂对PSF-SPES中空纤维膜性能的影响

由表4可知,当PEG200作为外凝胶剂时,加入添加剂(THF和PVP)时PSF-SPES中空纤维膜通量有所提高,而膜的Na2SO4截留率会减小。这主要是由于膜液中的添加剂改变了聚合物在溶液中的聚集状态、溶液的热力学行为和凝胶过程的动力学行为所致[2-5,

7]

。

Table4EffectsofdifferentadditivesonrejectionandpermeatefluxofNa2SO4solutiona)

AdditivesTHF

PVPNoadditive

J/[L h-1 m-2 (MPa)-1]

183168103

R/%13.510.618.5

a)SPEScontentwas4%;PSFcontentwas23%;SPESIECwas0.67mmol/g;Additivecontentwas2%;PEG200wasusedasexternalcoagulant;Coagulanttemperaturewas20 。

2.5热处理对PSF-SPES中空纤维膜性能的影响

由表5可知,当质量比为PSF/SPES/DMAC=23/4/73、SPES离子交换容量为0.95mmol/g、PEG200为外凝胶剂和热处理温度为70 时,热处理使PSF-SPES中空纤维膜通量下降,截留率有所上升。这是因为通过聚合物链段的运动,分子间形成更加有利和牢固的排列结构,缩小聚合物聚集孔和网络孔的孔径。通常,热处理目的是使膜的孔径进一步定型,以提高膜的截留率

Table5Effectofheattreatmentonmembraneperformance

Membraneperformancebeforetreatmentpost-treatment

Na2SO4

J/[L h-1 m-2 (MPa)-1]

331274

R/%13.319.2

PEG4000

J/[L h-1 m-2 (MPa)-1]

10177

R/%73.776.5

[1]

。

2.6 CA涂层处理对PSF-SPES中空纤维膜性能的影响

从表6可知,以质量比PSF/SPEF/DMAC=23/2/75、SPES离子交换容量为0.67mmol/g、