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聚醚砜(PES)因具有较强的耐热、耐酸、耐辐射性等优势,成为制备超滤膜的一种优良材料,被广泛应用于食品加工、生化制药、环境保护等多个领域。但在PES超滤膜的生产过程中,存在着膜结构难以控制,制膜结果重复性较差等问题。本文采用浸没-沉淀相转化法制备PES超滤膜,考察不同制膜参数下的成膜规律。结合三元相图,根据成膜过程中的热力学和动力学的协同作用进行分析,从理论上解释了成膜过程中几个关键制膜参数(铸膜液中PES浓度、凝固浴组成、添加剂的使用、空气浴条件)对膜结构及其分离性能的影响,为PES超滤膜生产过程中膜结构的有效调控提供借鉴和参考。实验结果表明,铸膜液PES浓度的升高会抑制指状孔的形成,但随着铸膜液中PES浓度的增加,纯水通量急剧下降,当浓度达到30%时,在0.2MPa的操作压力下纯水通量为0L·m-2·h-1,牛血清蛋白(BSA)截留率维持在95%左右。凝固浴中加入溶剂可以有效降低铸膜液与凝固浴的浓度差,降低成膜过程的传质推动力,延长成膜时间,促进延时分相。随着凝固浴中溶剂含量的增加,纯水通量上升,BSA截留率下降。凝固浴中过高的溶剂浓度会导致三元体系一直处于均相区,使得相转化成膜过程无法进行。在铸膜液中加入小分子醇类添加剂可以有效抑制指状孔的发展,使得铸膜液在空气浴中更容易在其表面形成一层不致密的薄膜,导致铸膜液浸没入凝固浴后溶剂与非溶剂之间的扩散传质阻力提高,通过这种方法可以实现膜结构由贯穿式指状孔到均一海绵状孔的调节,超滤膜的纯水通量由224.3 L·m-2·h-1上升至475.6 L·m-2·h-1,同时BSA截留率由81.4%降低至51.8%。空气浴时间的延长或空气湿度的提高会导致铸膜液水分吸入量的增多,同样会在铸膜液表面形成一层薄膜,极大降低了溶剂与凝固浴之间的传质速率,指状大孔逐渐消失,制备出对称的海绵状孔结构。当空气浴时间足够长时,会出现更疏松的网兜状结构的膜,此时BSA截留率降为10.7%。指状孔结构的PES超滤膜在超滤过程中具有更高的截留率,对有机物大分子的去除效果远高于均一海绵状孔结构的超滤膜。但海绵状孔结构的PES超滤膜在高压环境下展现出良好的抗压密性能,膜厚度仅下降3%。利用均一海绵状孔超滤膜作为基膜制备的纳滤膜在离子截留率变化不大的条件下纯水通量提高了 22.8%。