商品级聚酰亚胺耐溶剂超滤膜的研究

作者: 东莞市美鑫绝缘材料有限公司 日期: 2020-07-22 人气: - 评论: 0

    以商品聚酰亚胺PI)为原料,采用相转化法和化学交联制备了交联聚酰亚胺耐溶剂超滤(SRUF)膜,分别考察了铸膜液中的PI浓度、空气蒸发时间、刮膜厚度等因素对SRUF膜分离性能的影响,分析了各个因素对膜微观结构的影响,表征了SRUF膜在交联前后化学结构的变化,并考察了膜的耐溶剂性能.结果表明,最优的制膜条件为PI质量分数20%,蒸发时间20s,刮膜厚度130μm,乙二胺交联时间5h,此时PI超滤膜的纯水通量可达790.5L/(m2·h),对牛血清蛋白(BSA)的截留率为84.6%.所制备的SRUF膜在DMF中浸泡60天后,截留率仅下降2%,在DMF、NMP、DMSO、THF中浸泡3个月后,膜面没有明显变化,说明该膜具有优异的耐有机溶剂性能。

    有机溶剂广泛应用于石油化工、食品、医药等领域,且种类多,使用量大.有机溶剂传统的分离和回收方法如蒸馏、萃取、吸收等,存在能耗大、溶剂损耗大、回收率低等缺点,且在回收、加工和再生处理过程中存在较为严重的二次污染,因此有机溶剂的合理利用与回收引起了人们的广泛关注.与传统的分离过程相比,膜分离技术常温操作、能耗低、易于放大,在有机溶剂体系分离中有着广阔的应用前景.超滤是一种应用较广的以压力为推动力的膜分离技术,以大分子与小分子的分离为目的.UF的操作压力一般为0 ~ 0.5MPa,膜孔径在2~50nm 之间,截留分子量(MWCO)在2000~500000之间.现有的商品UF膜在水溶液体系中具有很好的稳定性和分离性能,但在很多有机溶剂中易发生溶胀或溶解,导致膜面严重污染或者严重破损,使其应用范围受限.近年来,人们逐渐认识到膜技术在有机溶剂的分离方面具有巨大的应用潜力.如近年来兴起的耐溶剂纳滤技术.基膜对于SRNF复合膜的稳定性至关重要,要求基膜具有良好的耐溶剂性.同时,与膜法水处理过程中使用UF膜作为预处理的原理相似,在有机溶剂体系的膜法处理过程中往往也需要具有良好耐溶剂性能的UF膜作为后续SRNF的预处理过程.与耐溶剂纳滤膜相似,这种具有耐溶剂性能、有机溶液体系分离的超滤膜可称为耐溶剂超滤膜。

    以商品聚酰亚胺为原料,采用相转化法和化学交联法制备了交联PI SRUF膜,并对制膜条件和性能进行了研究,得出以下结论:

1、聚合物浓度对膜孔结构和膜分离性能有明显影响.聚合物浓度越大,膜皮层越厚,通量越低.较优的PI质量分数为20%。

2、随着空气中蒸发时间的增加,截留率基本保持不变或略微上升,膜的纯水通量逐渐下降,SRUF膜的指状孔逐渐减少、变粗、排列疏松;当空气蒸发时间增加到一定程度后,指状孔基本消失.较合适的空气蒸发时间为10~20s。

3、随刮膜厚度的增加,膜的通量降低,但截留率变化较小.较优的刮膜厚度为70~130μm。

4、经过交联后的PI膜在DMF中浸泡60天,截留率下降仅为2%;在纯的DMF、NMP、DMSO、THF中浸泡3个月后,膜面没有明显变化,说明所制备的PI SRUF膜具有优异的耐有机溶剂性能。


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