聚丙烯腈polyacrylonitrile奈米纤维膜之制备及其在过滤工程之应用.pdfVIP

丝China型Inter蜘nationalForum墅forT型echn嗵icalT塑extil幽es ，叫7 ，_’H 在过滤工程之应用 林兼民陈泰宏 (纺织产业综合研究所，台湾，23674) 摘要：本研究侧重于利用静电纺丝技术制备出v2PAN为基材之奈米纤维薄膜，其具有优异的物理特性， efficiencyparticulate 果显示膜材内部拥有孔洞相互通连的多孔纤维结构。在高效率粒子空气(high air(HEPA))过滤应用上，PAN／PET复合膜滤材的滤效超过99．97％，压降只有9．29mmH20，优于一 般商业化的玻璃纤维膜过滤器。在膜生物反应器(membrane 米纤维膜的孔洞直径可经由界面聚合反应的次数来控制(可从4．8仙m大幅下降到0．2“m)。根据水 质分析结果，经由PAN奈米纤维微孔膜过滤器处理后的水质能符合台湾放流水的标准法规(COD 维所产生的羧基密度可由TB染色法来进行定量分析。初步研究结果证实，PAN．COOH奈米纤维膜 可应用于生物分离。并做为高效率的蛋白质吸附纯化膜材。 关键词：聚丙烯腈，静电纺丝，空气过滤，膜生物反应器，蛋白吸附 1．引言 聚丙烯腈由于具有优良的热稳定性、耐候性、抗菌性、及耐大多数溶剂，因此在过去这十年中备 受关注(¨。静电纺丝制程在生产奈米纤维不织布上是目前最具潜力及效率的技术。静电纺丝奈米纤维膜， 由于具有高比表面积和孑L隙率，因此可应用于生医材料、过滤和生物分离用吸附材幢’。 一般来说，HEPA空气过滤器对于颗粒大于或等于0．3¨m直径的微粒，其最低去除效率须高于 99．97％。目前已有数百种高分子可经由静电纺丝技术制备成奈米纤维滤膜，因其具有低基重、高空气 渗透性和小孔径等特性，使它们适合于广泛的过滤应用n’。 膜生物反应器(MBR)技术主要是结合(1)具有活性污泥的生物降解过程与(2)可直接进行固／液 分离的微孔膜过滤。在废水处理的应用上，膜生物反应器已成为重要的处理技术，其拥有许多优于传 统处理方法的优势，如放流水的质量高，不占空间，且容易自动化控制¨’。 传统的离子交换树脂通常是一种凝胶体结构或是颗粒状结构，其组成一般来说是由苯乙烯或丙烯 酸的材料所构成。近年来，具纤维结构的离子交换滤材已被开发出来，其特点为操作简单、高离子交 换接触效率、高结构强度和尺寸稳定性。相较于其它凝胶体结构或是颗粒状结构树脂，高分子奈米纤 维离子交换膜材具有较高的溶胀行为，迅速的反应动力吸附模式和较高的离子交换容量。’。 本研究进行内容可分为两大部分。在第一部分，于PET微米纤维纺黏不织布上电纺聚丙烯腈奈米 65 I 篇i篙盏。德黑熹螺燃燃，；辅鲶厶： 纤维层。然后0第一部分，埘祭米纤维膜应Ⅲ丁HEPA空气过滤MBR膜生物反应器和蛋门质的分离 纯化等方向进十珊f究探讨。 2实验方法 wt％的高分子溶液。而后利用静电 将聚丙烯腈溶解在二甲基已酰胺(DMAc)溶剂中，以配制成15 纺丝制程在PET微米纤维纺黏不织mL电纺聚丙烯腈奈米纤维层。 cm／sec至100cm／ I乜纺输出电压为j0-30kV，纺嘴呈收集器的日璃为10㈣20，收集转度介丁10 SeC。聚丙烯腈奈米纤维膜之纤维直径和孔洞大小，分别由SEM和PMI法捌定。另外，在本研究中， 也探讨聚丙烯腈奈水纤维膜在HEPA空气过滤、MBR膜生物反府器和蚩白质分离纯化等庙Hj的可行性。 3结果与讨论 利f}J静电纺丝技术可制备出以