渗透膜性能-毕业设计英文翻译.docVIP

聚乙二醇对聚醚酰亚胺非对称性膜结构的影响及该膜对水溶性混合物渗透性能的研究 In-Chul Kim, Kew-Ho Lee? 韩国化学技术研究所膜分离研究中心 摘要：本实验以聚醚酰亚胺（PEI）为膜材料，N-甲基吡咯烷酮（NMP）为溶剂，聚乙二醇-200（PEG-200）为添加剂，按一定比例配成铸膜液，采用干/湿相转化法制备出微小气孔尺寸的聚醚酰亚胺非对称性膜，并研究聚乙二醇-200对膜结构及性能的影响。通过实验发现聚乙二醇-200对铸膜液性质、膜渗透性能及其结构均有影响，不同的烘干工艺对膜形成致密表皮层也有影响。铸膜液中聚乙二醇-200含量的增加会引起溶质（PEI）截流率的急剧上升，而且烘干温度的升高也会导致溶质截流率的增大。我们还对混合溶剂（水/乙醇）通过气孔孔径各不相同的几种膜的渗透性能进行了观测研究，发现膜在有致密表皮层的情况下，其对混溶物（水/乙醇）的渗透性与溶液粘度、溶液表面张力以及膜与溶剂间的相互作用有关。 ：聚醚酰亚胺 聚乙二醇-200 铸膜液性质 渗透性能 溶剂渗透过程1 简要介绍 纳滤（NF）技术是介于反渗透（逆向渗透）和超滤（UF）之间的以压力为推动力的一门技术。纳滤膜能将离子从小分子质量的有机溶质中分离出来。一般来讲，这种分离技术正在使得提高工艺效率和新产品生产力的可能性变为现实，特别是在食物和生物工艺等工业方面。通过对界面聚合聚酰胺复合膜等的研发，纳滤技术已经逐渐得到商业化应用。 但是，由于聚酰胺复合膜的氨基基团部分容易受到游离氯离子及碱性物质的攻击，从而会导致膜表面涂层（PEI层）的减少和退化。而且复合膜的表层和里层必须要利用不同的物质分别经过优化处理。历史上，有机分子量低于5kDa的超滤膜是很难得到的。现在，我们通过加入添加剂和退火过程，分别制成了分子量低于1kDa的聚醚酰亚胺复合膜和聚丙烯晴复合膜。一般来说，聚乙二醇添加剂主要用于增加膜的孔数和降低表层膜的厚度，然而在本实验中我们发现小分子量的聚乙二醇添加剂（比如PEG-200、PEG-400等）充当的却不是增孔剂，而是减孔剂。 现在有一些关于超滤膜在水溶性溶液中应用的报道。Lenki和Williams根据溶解参数的不同，研究了不同分子质量的添加剂和不同溶剂条件下的超滤膜的渗透性能的差异。他们报道说，各向异性膜在添加溶剂的溶胀过程中会出现收缩现象，从而导致了膜阻力的增大；然而各向同性膜在膨胀过程中却不会出现收缩，并且膜阻力是减小的。Shukla和Cheryan研究了几种非对称性复合膜在乙醇/水混溶体系中的分离性能。他们发现膜的处理工艺及条件对溶剂流量、膜的完整性以及不同膜间的压差等级有主要影响。Machado等人发现纯溶剂或者混合溶剂通过硅树脂纳滤膜的流量主要与膜表层致密性及流体粘性有关。 本实验中，我们通过改变铸膜液中聚乙二醇(PEG-200)对N-甲基吡咯烷酮(NMP)的质量比例，研究了PEG-200对膜结构及其渗透性能的影响，并以凝固性能、粘性和透光度加以说明。我们还对水溶性溶剂混合物分别通过几种气孔孔径不同的聚醚酰亚胺（PEI）膜的流量进行了观测研究。2 实验部分 以150℃、真空条件下干燥6小时后的聚醚酰亚胺（PEI,Ultem,GE公司）为膜材料，N-甲基吡咯烷酮（NMP）为溶剂，日本Showa Chemicals有限公司生产的分子质量分别为200、400、600的聚乙二醇（PEG）为添加剂，用去离子水（DI water）作为凝固介质。以上所有化学试剂均为分析纯。在60℃，搅拌条件下，将PEI按质量分数为20﹪分别溶于PEG对NMP比例不同的几种混合物中，添加剂（PEG）对溶剂（NMP）的质量比按0/80增大到16/80。并将以上配液在室温下放置24小时以除去其中气泡，形成均一液相铸膜液。用厚度200μm的刮刀将铸膜液刮到聚酯无纺布上，并将初生膜置于25±1℃温度下在空气中干燥10秒左右，然后将该膜浸入冰冷的去离子水中。待膜凝结后，将其用清水缓慢冲洗，以除去残留在膜中的溶剂混合物。 测定膜的凝固值，评价膜的热力学稳定性（耐非溶剂有机物性）。将1gPEI加入99gNMP/PEG的混溶物中，配成有机分子聚合体溶液。把该配合体溶液放入恒温水浴（25℃）中，并用N-甲基咯吡烷酮/水（NMP/Water）混合物（70/30wt.﹪,25℃）对其进行滴定，直至该聚合体均相溶液出现浑浊为止。30℃下，用Brookfield粘度计测定铸膜液粘度。 在液氮条件下将膜低温断裂，并涂上一层金，然后用扫描电镜（SEM，JSM,1025,JEOL）对其结构（横断面和顶层）进行扫描观测。 压力2.07Mpa下，用交叉流动系统将膜压制1小时后，在压力1.38Mpa、流速1.0L/min及温度25℃下，测量纯水通过膜的流量。 测量PEG-600的质量浓度为1