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、
简要介绍资料的主要内容,以获得更多的关注
PEG200为外凝胶剂制备的PSF-SPES中空纤维为基膜,经w=0.01的CA涂层后,CA/PSF-SPES中空纤维膜的通量急剧下降,膜的截留率有很大的提高。随涂层时间的延长,膜通量下降较快,而膜的截留率提高变慢。这是由于CA涂层比较致密,随涂层时间的延长,致密层厚度变厚所致。
Table6Effectofdifferentcoatingtimeofsubstratemembraneonmembraneperformance
Coatingtime/min
0135
Na2SO4
J/[L h-1 m-2 (MPa)-1]
438722013
R/%4.440.143.444.1
PEG4000
J/[L h-1 m-2 (MPa)-1]
174551812
R/%27.350.568.475.5
2.7 CA/PSF-SPES中空纤维超滤膜结构
从图1可知,CA/PSF-SPES中空纤维超滤膜断面具有指孔状孔结构,而膜断面的近外表面是相对致密的,CA涂层厚度约2 m,
因而可用于获得外压式膜组件。
Fig.1MorphologiesofCA/PSF-SPEShollowfiberultrafiltrationmembranes
3 结论
①当SPES的IEC为0.67mmol/g时,随SPES的含量增加,Na2SO4截留率有所提高,而通量会减小;但PEG4000的截留率和通量先升高再降低;PEG200作为外凝胶剂的PSF-SPES中空纤维膜性能较好,加入添加剂(THF和PVP)时PSF-SPES中空纤维膜通量有所提高,热处理使PSF-SPES中空
纤维膜通量下降,截留率有所上升。当质量比PSF/SPEF/DMAC=23/4/73、SPES离子交换容量为0.95mmol/g和PEG200为外凝胶剂时,w=0.001的Na2SO4截留率19.9%,通量62L/(h m2 MPa);0.1%PEG4000溶液截留率78.2%,通量85L/(h m2 MPa)。
②以PSF-SPES中空纤维为支撑膜,以质量比PSF/SPEF/DMAC=23/2/75、SPES离子交换容量为0.67mmol/g、PEG200为外凝胶剂制备的PSF-SPES中空纤维为基膜,采用CA作为涂层液,制备了CA/PSF-SPES复合超滤膜,涂层时间1min的膜性能如下:w=0.001的Na2SO4截留率40.1%,通量72L/(h m2 MPa);w=0.001的PEG4000溶液截留率约50.5%,通量55L/(h m2 MPa)。③CA/PSF-SPES中空纤维复合超滤膜断面结构是指孔状,而膜断面的近外表面是相对致密的,CA涂层厚度约2 m。参考文献:
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简要介绍资料的主要内容,以获得更多的关注
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