PES/SiO杂化超滤膜的制备及性能研究

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本论文试图通过研究有机膜材料和无机膜材料各自的特点,开发出一种兼具两者优点的新型有机-无机杂化超滤膜材料,进而研制出具有一定孔径的超滤膜。研究中以聚醚砜为膜材料,通过研究制备过程中各因素对聚醚砜超滤膜分离性能的影响,制备了聚醚砜超滤膜。各因素主要包括溶剂类型、聚醚砜浓度、添加剂种类及含量、凝固浴温度等。为了进一步提高超滤膜的分离性能,分别以聚醚砜为有机膜材料,SiO2为无机膜材料,通过考察溶剂类型、聚醚砜浓度、SiO2含量、偶联剂含量、偶联温度、偶联时间、添加剂种类及含量、凝固浴温度等因素,制备了PES/SiO2杂化超滤膜。系统分析了聚醚砜超滤膜和PES/SiO2杂化超滤膜的结构和性能,以及超滤膜的热稳定性能、化学稳定性能等。主要包括:冷场发射扫描电镜对超滤膜微观结构进行考察;利用原子力显微镜对膜的表面形貌进行观察;利用四动态膜性能测试仪研究超滤膜的水通量,PEG600溶液通量和截留率;通过超滤膜对不同相对分子质量的标准物质PEG的截留率高低来对超滤膜的截留性能进行评估等。 研究结果表明,聚醚砜超滤膜的水通量为102.6L·h-1·m-2,对PEG600溶液的通量和截留率分别为97.66L·h-1·m-2和59.02﹪,经过改性后,PES/SiO2杂化超滤膜的水通量得到了很大的提高,达到了197.3L·h-1·m-2,而截留率为60.27﹪,变化不大。制备的膜均具有典型的超滤膜结构,膜的表层光滑致密,亚层为指孔状结构,其中表层的孔径为几到一百纳米左右不等,亚层大空腔结构尺寸在几微米至几十微米之间,且对相对分子质量大于600的物质有良好的截留效果,对PEG600溶液三次循环测试截留率高达92.83﹪和90.41﹪,具有良好的热稳定性、化学稳定性和一定的机械性能,效果较为理想。
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