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氨基酸和多肽的分子量大多为几百上千，蛋白质的分子量则数千大到数百万。因此采用纳滤膜处理蛋白质水溶液时，筛分效应起决定作用；处理氨基酸和多肽水溶液时，电荷效应起主导作用[18]。 1.3.4 膜性能的评价
膜性能评价的指标包括物理化学稳定性和分离透过性能(脱盐率、通量)两大类。分离性能根据不同膜分别采用分离系数、截留率、或孔径表征、截留分子量；膜的物理化学稳定性指标主要有机械强度(如耐压性和耐磨性)、耐温性、及耐清洗性、耐生物降解性、适用pH值范围等。此外，亲水性和荷电性对某些膜也是重要的分离指标，荷电性用Zeta电位、电荷密度和流动电位表征，亲疏水性用接触角表征。
纳滤膜的寿命和化学稳定性是和使用过程中的膜污染相关的，因此必须保持膜的自清洁，并且纳滤膜常应用在要求较高的环境下，例如耐溶剂纳滤膜。众所周知，纳滤膜和其他的膜过程一样存在一个普遍的问题，就是实际应用中在溶液过滤时的压力问题。这包括膜材料的选择，操作条件，能量损耗，化学物质的清洁，透过率和环境影响。
在水处理方面的应用，膜的寿命依赖于大家广泛关注的膜的清洁频率和预防膜污染的全局策略。在预防膜污染方面需要经常使用清洁剂，这使得膜的性能退化加快，因为清洁剂能在一定程度上损坏膜。这就使得在膜制造过程中制造商提出各种膜清洁方案。这些清洁方案中碱性清洁剂是很好的，它能出去涂覆在膜表面和膜孔径中的有机污染物和无机胶体。研究发现，自然界中50%的污染物是有机物，因此一般而言应用碱清洁剂是最好的一种措施。大多数情况下用氢氧化钠和碳酸钠来得到高的pH值，经常还与阴离子和非离子表面活性剂一起应用，使得包含的粒子乳化，来预防污染物粘附在膜的表面。碱清洁剂的pH值经常高于膜在化学稳定性范围内的承受pH值范围，因此需要尽可能限制膜和清洁溶液的接触时间。虽然如此，碱性清洁剂的副作用能损坏膜。然而得到的结果可能是好的，通过观察实验发现经过碱性清洁剂处理后膜的通量增加而截留率没变化。酸性清洁剂也具有相同的原理，常用的酸有硝酸，柠檬酸，磷酸，来得到较低的pH值。这样做的目的是为了除去微粒，因为假想盐在低pH条件下是可溶的。另外，通过短时间的在低pH值下处理膜，确定了膜在长时间运行过程的使用寿命。酶清洁剂大多用在较温和的条件下，但只能应用在特定的污染物处理上，常应用在处理生物排泄产物多糖类物质。还有，生物农药也能除掉生物污染物，这些产物主要依赖于氧化作用，在一定程度上能腐蚀膜，因此需要制备耐氯的复合膜。 1.4 论文选题的目的、意义及主要内容
纳滤膜已经应用在各种领域。一个重要的应用就是在饮用水和废水处理方面，包括染料脱盐预处理。纳滤膜能够分离浑浊液、微生物，并具有好的机械强度，这些都是它在染料截留方面的应用。这些优点使得其具有非常低的操作压力并且因此提供了一种高效节能的工业过程。与其他膜过程类似，纳滤膜在应用方面的主要问题是它的耐污染性。很多研究都报道了纳滤膜污染的机理，并提出各种方法来降低和控制膜污染。对纳滤膜的各种表征和膜过程的模拟是非常重要的，这能预测纳滤膜过程的性能，减少实验量，节省时间和花费，也
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能帮助我们理解纳滤过程的分离机理[19]。￡以ù型?滤?的í究é开?将¤今后的热点研究。
目前开发的纳滤膜一般操作压力较高，而且通量较低，本文旨在研究在低压下具有较高的通量并具有一定截留率的纳滤膜。
本工作以PPSU作复合纳滤膜的基膜，以聚哌嗪酰胺和均苯三甲酰氯为单体，采用界面聚合法制备复合纳滤膜，研究了界面聚合反应条件对膜分离性能的影响，包括界面聚合时间，水相和有机相单体浓度，热处理温度，得出较佳的工艺条件，制备出性能良好的复合膜。
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第二章 PPSU超滤膜的制备与表征
2.1 引言
对复合纳滤膜来说,支撑层的选择是很重要的,它必需具备机械稳定性,表层缺陷少。当它的表面粗糙度和极性确定，过滤条件下两表层之间的粘附力确定，它的机械、化学和热力学性质必须满足能用于分离的条件。通常，支撑层自身也可以作为基膜来应用，一般常用聚酯或聚丙烯/聚乙烯添加支撑，来提高膜的机械强度和处理性能。非对称微孔聚砜膜是最常用的基膜，然而，因为聚砜膜对某些溶剂的敏感性，在表层聚合复合纳滤膜时接触溶剂的选择相对有局限性。文献中提到的其他相对稳定的支撑膜，能应用于多数溶剂的用聚醚砜，聚丙烯腈、聚氟乙烯和聚丙烯，聚酰亚胺等[20]。本论文以聚芳醚砜超滤膜为基膜研究复合纳滤膜的性能。
2.2 药品和仪器
2.2.1 药品
试剂 规格 产地 聚芳醚砜（PPSU） 自制 聚乙烯吡咯烷酮（PVP k30） 进分 国药集团化学试剂有限公司 N-甲基-吡咯烷酮（NMP） 分析纯 天津市福晨化学试剂厂
2.2.2 仪器
仪器 规格 产地 膜性能测试设备 自制
扫描电子显微镜 SSX -550 日本岛津公司
分析天平 BS2010S 210/0.1mg 北京赛多利斯天平有限公司 电子天平 JJ500 500/0.01g 常熟市双杰测试仪器厂 红外光谱仪 VECTOR—22 德国BRVKER公司
2.3 实验部分
2.3.1 PPSU的制备方法
聚芳醚砜以优异的热稳定性、高温下良好的机械性能、在高分子材料中耐辐射性能最好等高性能著称。 聚合物PPSU是用4,4—二氯二苯砜、联苯二酚在一定条件下制得，具体的反应式如下：
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图2-1 PPSU的制备
2.3.2 超滤膜的制备
本实验采用相转化法制备PPSU平板超滤膜。 膜制备过程如下：
比例为17：8：75的干燥PPSU、添加剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)，配成均一、稳定的铸膜液，搅拌并脱气泡36h。之后，室温条件下将铸膜液倾倒在夹有无纺布的玻璃板上，用刮刀刮制成膜，在空气中停留30s后，浸入20oC的蒸馏水中凝固成膜。之后每隔4小时换一次蒸馏水，使溶剂、添加剂从洗完全，保留待下一步应用。 2.3.3 PPSU的红外光谱
红外色谱(FT-IR )红外测试使用德国BRVKER公司的VECTOR—22型红外光谱仪，扫描范围4000-500cm-1。扫描次数128次，分辨率4 cm-1。单体化合物的表征利用KBr粉末压片。 2.3.4 膜性能测试介绍
(1)超滤膜通量测试
膜通量F的测定：剪取直径为4 cm的圆形膜片，超滤膜性能测试装置中，在0.10 MPa下测量一段时间、单位面积上透过膜的溶液的体积。水通量按下式计算：
其中F为水通量(L·m-2·h-1)；V为透过液体积(L)；S为膜的有效透过面积(6.16×10-4 m2)；t为渗透时间(h)。 (2)膜结构的测试
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利用扫描电子显微镜(SEM)测试膜的结构。测试方法如下，膜样品经干燥处理后，切成30mm×5mm的膜片，在液氮中冷冻脆断，喷金，观察膜表面和断面结构。
2.4 结果讨论
2.4.1 聚合物的结构
下图显示的是聚合物PPSU的红外谱图，从图中可以看出，在1152cm-1左右是砜基的不对称伸缩振动吸收峰。
图2-2 PPSU的红外光谱图
2.4 PPSU超滤膜性能
(1) 基膜的稳定性
基膜的机械性质和性能稳定性也是膜的一个重要参数[13]。为此，测试膜在0.1MPa下长时间的纯水通量变化，自制的PPSU基膜在测试的3h内纯水通量变化如图所示。从图中可以看出超滤膜的通量呈现随使用时间的增加而降低的趋势，但降低的不大，说明基膜具有较好的机械性质和性能稳定型。在测试的3h内， PPSU超滤膜通量从145.67 L.m-2.h-1降到120.97 L.m-2.h-1，降低了24.7 L.m-2.h-1。
所制的超滤膜纯水通量为131.58 L.m-2.h-1，对牛血清蛋白（MW 67000）的截留率为96.84%。
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