再生纖維素超濾膜的制備及耐污染性研究

再生纖維素超濾膜的制備及耐污染性研究

在膜技術(shù)的應(yīng)用中，主要問(wèn)題是膜污染，它會(huì)降低流量，降低膜性能，從而影響膜的使用效果。減少膜污染的有效途徑之一是膜的開(kāi)發(fā)。近年來(lái)，這方面的研究非?；钴S。采用直接、免污染膜材料制備或成膜后的精煉、混合、精制等防水膜材料是制備耐污染膜的主要方法。在這項(xiàng)工作中，我們使用了以素食酸纖維為原料的天然纖維超濾膜，并通過(guò)直接、成膜后的水處理方法制備了再生纖維超濾膜，以測(cè)定石油、天然氣和奶的濃度。1實(shí)驗(yàn)部分1.1醋酸纖維素纖維素漿板,保定造紙廠生產(chǎn);脫脂棉,美國(guó)進(jìn)口;二醋酸纖維素,英國(guó)進(jìn)口;二甲基乙酰胺,上海向陽(yáng)化工廠生產(chǎn);醬油、草菇老抽,廣州百味源醬油廠;國(guó)公酒,同仁堂藥酒廠;牛奶,市售鮮牛奶.1.2膜的制備和性能測(cè)試1.2.1再生纖維素膜的制備(1)把漿板或脫脂棉或二者混合溶于含氯化鋰(LiCl)的二甲基乙酰胺(DMAC)溶液.溶解后靜置,脫泡,采用了L-S相轉(zhuǎn)化法,以水為冷浸液制成超濾膜.(2)用二醋酸纖維素的DMAC和LiCl溶液制膜.成膜后,用一定濃度的酸或堿水解得到再生纖維素膜(以下稱(chēng)CA水解膜).1.2.2性能試驗(yàn)在0.1MPa下用純水測(cè)定水通量,用0.1%的牛血清白蛋白或0.05%的r-球蛋白測(cè)定膜的截留率.1.2.3ca水解膜ca-ca-tRC膜:水通量19~30mL/(cm2·h),對(duì)r-球蛋白的截留率為70%~94%.CA水解膜:水通量18~58mL/(cm2·h),對(duì)牛血清白蛋白的截留率為68%~95%.1.3膜的通量衰減系數(shù)和純水通量測(cè)試以醬油、藥酒和牛奶為料液,用杯式超濾器對(duì)再生纖維素膜進(jìn)行恒壓超濾一定時(shí)間,用去離子水清洗膜,再測(cè)試膜的純水通量.用水通量衰減系數(shù)m來(lái)比較膜的耐污染性.m值越小,表示膜的耐污染性越好.水通量衰減系數(shù)m定義為:m=(J0-J1)/J0×100%式中J0——超濾料液前膜的純水通量,mL/(cm2·h);J1——超濾料液后膜的純水通量,mL/(cm2·h).2結(jié)果和討論2.1添加劑對(duì)r-球形截留的影響選用漿板和進(jìn)口脫脂棉為原料,用聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮做添加劑,原料和添加劑的質(zhì)量比為1∶1,結(jié)果見(jiàn)表1.從表1結(jié)果可知,進(jìn)口脫脂棉和漿板混用,用PEG和PVP可以制得水通量適中,對(duì)r-球蛋白截留率較高的RC膜.2.2膜的水通量衰減系數(shù)隨時(shí)間的變化情況下,其膜的超濾作用效果好,與其他膜的比較,見(jiàn)表4我們用RC膜和CA水解膜分別進(jìn)行了5h超濾醬油的實(shí)驗(yàn),醬油通量隨時(shí)間的變化情況見(jiàn)圖1.在超濾醬油的實(shí)驗(yàn)中,在超濾1、3h和5h分別考察了膜的純水通量和水通量衰減系數(shù)的變化情況,并和PAN膜、PS膜與SPS膜進(jìn)行了比較,結(jié)果見(jiàn)表2.從表2數(shù)據(jù)可以看出,RC膜和CA水解膜在超濾醬油后的純水通量的恢復(fù)都比較好,特別是CA水解膜,純水通量高,超濾3h和5h的m值低于其它膜,膜的表面干凈,吸附很小,優(yōu)于其它膜,對(duì)醬油的耐污染性很好.還考察了不同水解時(shí)間CA膜對(duì)超濾醬油的水通量衰減系數(shù)的影響.結(jié)果見(jiàn)表3.超濾時(shí)間:2h(0.2MPa).除水解120min的膜的水通量有所降低,其余膜的純水通量都恢復(fù)得很好.2.3膜的通量衰減試驗(yàn)國(guó)公酒含有蜂蜜等糖類(lèi)和其它一些蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì),用膜進(jìn)行超濾時(shí)對(duì)膜的污染能力較強(qiáng),我們?cè)?.1MPa壓力下對(duì)國(guó)公酒超濾90min,考察膜的通量衰減情況,結(jié)果見(jiàn)圖2.和其它膜比較,CA水解膜和RC膜不僅藥酒通量高,而且純水通量也很高,這從超濾藥酒90min的藥酒通量變化情況和90min后的水通量衰減系數(shù)可以看出,見(jiàn)表4.從圖2可以看出,聚砜膜、聚丙烯腈膜以及磺化聚砜膜的藥酒通量開(kāi)始運(yùn)行就比較低,藥酒一接觸膜就很快使膜產(chǎn)生了污染.2.4膜的水通量和水通量衰減系數(shù)用市售鮮牛奶進(jìn)行了不同膜的超濾實(shí)驗(yàn).超濾時(shí)間為1h,壓力為0.2MPa,不同膜的水通量和水通量衰減系數(shù)見(jiàn)表5.從表5m值的結(jié)果可見(jiàn),RC膜最小,CA水解膜次之,PS膜最大.RC膜和CA水解膜對(duì)牛奶的耐污染性?xún)?yōu)于PS膜和PAN膜.3再生纖維素膜與成膜后改性再生纖維素膜由于具有良好的親水性,因此具有較好的耐