动态法制备聚丙烯酸-聚乙烯亚胺聚离子复合膜的探究.pdfVIP

C03动态法制备聚丙烯酸一聚乙烯亚胺聚离子复合膜的研究’ 谷维梁1，纪树兰m，张国俊1，刘忠州2 1．北京工业人学环境与能源jI：程学院，北京，100022 2．中国科学院生态环境研究中心，北京，100085 摘要：本文以截留分子量为2万的聚醚砜超滤膜为基膜，分别选用聚丙烯酸(PAA)和聚乙烯亚胺 (PEI)为聚阿1离子和聚阴离子，通过动态成膜方法制备聚离子渗透汽化复合膜。通过控制聚离子 反应的条件如动态过滤时间、反应时间和聚离子溶液的pH值，可优化聚离子反应的程度，制备 出具有一定渗透汽化性能的聚离子复合膜。 关键词：动态膜，聚丙烯酸，聚乙烯弧胺，渗透汽化 近年来，随着材料科学和高分子技术的飞跃发展，人们对动态膜的研究更加关注。动态成 膜方法有望成为一种被广泛应用的成膜技术。动态成膜是指含有机或无机材料的稀溶液在一定 压力下流过多孔支撑层孔内或表面沉积而形成一层具有分离作用的复合层，从而制备出具有特 殊分离性能的复合膜。静态层一层吸附法是一种有效的制备复合膜的方法，但该方法往往需要复 合50—60层才能得到高分离因子的渗透汽化膜¨·2·3。。在制各聚离子复合膜方面，采用动态法也 可达到阴、阳离子层一层吸附的效果，从而有望更为简便地制备出高分离性能的聚离子复合膜。 本文选用聚阴离子电解质PAA和聚刚离子电解质PEI为膜材料，制备聚离子渗透汽化复合膜。 1．实验部分 1-1膜材料及化学试剂 聚醚砜超滤膜，截流分子量2万，安得膜公司；聚丙烯酸，分子量400万，聚乙烯亚胺， 分子量60万，百灵威化学试剂公司：氢氧化钠，乙醇，北京试剂公司。 1．2主要仪器 压缩机，北京豪福机电技术有限公司产品；C14气相色谱，岛津公司产品：渗透汽化评价装置， 自制。 1．3复合膜制备方法 ． 一定压力下，在聚醚砜超滤膜上反复交替动态过滤聚离子溶液，使之形成具有一定分离作 用的复合层。其具体步骤为： (1)一定压力下，在聚醚砜超滤膜上过滤PAA溶液，一定时间斤膜表面形成凝胶层； (2)将膜浸泡在去离子水中lOmin，洗涤膜砸并烘干： ’基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)，项目编号：2003CB615701。 ”通讯联系人：纪树兰-E·mail：jshl@,bjut．edu．en．·Tel：010 154 (3)一定压力～卜．过滤PEI溶液，使之与聚丙烯酸层复合； ．‘4)将膜浸泡在去离子水中10rain，洗涤膜面并烘干。 (1)一(4)重复数次即可形成具有一定渗透汽化分离性能的聚离子复合膜。 1．4复合膜性能评价 采用渗透汽化装置分离乙醇／水体系．评价装置如图1所示。使用气相色谱分析渗透物的 组成，渗透汽化评价指标为：分离系数a如式(1)、渗透通量J=W／(S·t)。 …F／E 口=——生—上 X。／X． (1) 式中：h与Y8分别表示在渗透物中水与乙醇两种组分的．白．分含量；X^与)(11分别表示在原 料液中水与乙醇两种组分的百分含量：W为渗透物的质量；S为膜的有效面积；t为评价时间。 图1渗透汽化实验装置示意图 1．料液槽：2．恒温槽；3．循环泵；4．膜分离器：5．真空表；6．旋阀；7．冷阱接收池； 8，缓冲瓶：9．真空泵 2．结果与讨论 2．1成膜机理 如(3)式，电离后荷止电。基丁．二者之间的静电作用可通过层一层吸附形成多层复合膜，这种静 态吸附成膜方法已有相关报道¨。1，但采用动态法实现层层吸附的成膜方法却鲜有报道。 枷2《舷州b祀舵—cIl2蝉妒 l 呼叼H P2删 求H2_cH2k 陬I 2 (2)