津騰論述逆向熱致相分離法聚醚砜的制備及性能
據(jù)天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司了解到膜分離技術(shù)廣泛應(yīng)用于解決由常規(guī)污染物以及新污染物引起的水質(zhì)惡化問(wèn)題。膜性能在這一技術(shù)中起關(guān)鍵作用，由于膜性能主要受膜結(jié)構(gòu)和污染的限制，一方面，目前主流的制膜方法所制備的膜往往具有指狀截面和致密皮層，影響了膜的滲透性能和力學(xué)性能，縮短了膜材料的使用壽命；另一方面，有機(jī)物、生物和膠體物質(zhì)長(zhǎng)期沉積在膜表面和膜孔內(nèi)造成了膜污染，增加了工業(yè)應(yīng)用成本。
因此改變膜結(jié)構(gòu)和親水改性顯得尤為重要。PES膜的疏水性影響其在水處理應(yīng)用中的滲透性能，進(jìn)而縮短其使用壽命，增加工業(yè)應(yīng)用成本，因此有必要親水改性。共混法是提高膜親水性最常用且最簡(jiǎn)單的方法，但聚合物之間的相容性是影響共混膜結(jié)構(gòu)和性能的主要因素，因此，選取合適的親水改性添加劑是膜親水改性的先決條件。常見(jiàn)的親水改性劑有羥基磷灰石納米管、氧摻雜的石墨碳氮化物、CuO和醋酸纖維素等，然而這些改性劑和聚醚砜的互溶性差，盡管PES膜的親水性得到改善，但在使用和保存的過(guò)程中，親水性添加劑容易脫落，影響PES膜的親水改性效果。克服這一問(wèn)題的方法是在聚合物之間形成特定的相互作用，例如將含有相似基團(tuán)的親水性添加劑與聚合物混合。
含有和PES相似基團(tuán)的磺化聚砜(SPSF)和PES共混，利用相轉(zhuǎn)化法制備了新型PES/SPSF共混納濾膜，研究了SPSF的磺化度和PES/SPSF共混比對(duì)膜性能的影響，結(jié)果表明，SPSF和PES之間有良好的互溶性，同時(shí)添加SPSF提高了納濾膜的滲透性能和抗污染能力。天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司了解到本文以PES/SPSF/DMAc/DEG為鑄膜液體系，純水為凝固浴，通過(guò)RTIPS法制備PES/SPSF平板膜，并與NIPS法PES/SPSF膜的結(jié)構(gòu)和性能對(duì)比，利用掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉變換紅外光譜儀(ATR-FT-IR)、純水通量、牛血清蛋白(BSA)截留率、純水接觸角和長(zhǎng)期抗污染試驗(yàn)來(lái)考察添加磺化度為10%的SPSF和RTIPS工藝對(duì)PES/SPSF膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。
通過(guò)SEM、ATR-FT-IR、純水通量、BSA截留率、水接觸角和長(zhǎng)期抗污染試驗(yàn)研究了SPSF含量和膜形成機(jī)制(NIPS法或RTIPS法)對(duì)PES/SPSF平板膜性能和結(jié)構(gòu)的影響，天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司得到以下結(jié)論。
(1)傅里葉變換紅外光譜圖可以明顯看出磺酸基團(tuán)成功引入PES基膜。
(2)隨著SPSF含量的增加，鑄膜液濁點(diǎn)增加，濁點(diǎn)決定了膜制備時(shí)的水浴溫度。當(dāng)膜形成機(jī)制由NIPS法轉(zhuǎn)化為RTIPS法時(shí)，膜表面由致密皮層變?yōu)榫鶆蚨嗫妆砻?，膜截面由指狀結(jié)構(gòu)變?yōu)楹＞d狀結(jié)構(gòu)。RTIPS法制備的膜的純水通量和BSA截留率均高于NIPS法，這證實(shí)了RTIPS制備的平板膜的性能和結(jié)構(gòu)優(yōu)于NIPS法。
(3)PES/SPSF膜的純水通量呈先增加后下降趨勢(shì)，截留率則反之。當(dāng)SPSF含量為2%時(shí)，平板膜獲得最佳的滲透通量和BSA截留率。
(4)純PES膜的接觸角為91°，SPSF的添加使得PES/SPSF膜靜態(tài)水接觸角減小，這說(shuō)明SPSF能夠大大改善PES膜的親水性能。
(5)從長(zhǎng)期抗污染試驗(yàn)中可以看出，RTIPS法制備的PES/SPSF膜比純PES膜具有更優(yōu)異的抗污染性。
(6)本研究中涉及的RTIPS法及共混PES/SPSF材料為制備具有高滲透性和截留率的微超濾膜提供了更好的方案。
因此改變膜結(jié)構(gòu)和親水改性顯得尤為重要。PES膜的疏水性影響其在水處理應(yīng)用中的滲透性能，進(jìn)而縮短其使用壽命，增加工業(yè)應(yīng)用成本，因此有必要親水改性。共混法是提高膜親水性最常用且最簡(jiǎn)單的方法，但聚合物之間的相容性是影響共混膜結(jié)構(gòu)和性能的主要因素，因此，選取合適的親水改性添加劑是膜親水改性的先決條件。常見(jiàn)的親水改性劑有羥基磷灰石納米管、氧摻雜的石墨碳氮化物、CuO和醋酸纖維素等，然而這些改性劑和聚醚砜的互溶性差，盡管PES膜的親水性得到改善，但在使用和保存的過(guò)程中，親水性添加劑容易脫落，影響PES膜的親水改性效果。克服這一問(wèn)題的方法是在聚合物之間形成特定的相互作用，例如將含有相似基團(tuán)的親水性添加劑與聚合物混合。
含有和PES相似基團(tuán)的磺化聚砜(SPSF)和PES共混，利用相轉(zhuǎn)化法制備了新型PES/SPSF共混納濾膜，研究了SPSF的磺化度和PES/SPSF共混比對(duì)膜性能的影響，結(jié)果表明，SPSF和PES之間有良好的互溶性，同時(shí)添加SPSF提高了納濾膜的滲透性能和抗污染能力。天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司了解到本文以PES/SPSF/DMAc/DEG為鑄膜液體系，純水為凝固浴，通過(guò)RTIPS法制備PES/SPSF平板膜，并與NIPS法PES/SPSF膜的結(jié)構(gòu)和性能對(duì)比，利用掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉變換紅外光譜儀(ATR-FT-IR)、純水通量、牛血清蛋白(BSA)截留率、純水接觸角和長(zhǎng)期抗污染試驗(yàn)來(lái)考察添加磺化度為10%的SPSF和RTIPS工藝對(duì)PES/SPSF膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。
通過(guò)SEM、ATR-FT-IR、純水通量、BSA截留率、水接觸角和長(zhǎng)期抗污染試驗(yàn)研究了SPSF含量和膜形成機(jī)制(NIPS法或RTIPS法)對(duì)PES/SPSF平板膜性能和結(jié)構(gòu)的影響，天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司得到以下結(jié)論。
(1)傅里葉變換紅外光譜圖可以明顯看出磺酸基團(tuán)成功引入PES基膜。
(2)隨著SPSF含量的增加，鑄膜液濁點(diǎn)增加，濁點(diǎn)決定了膜制備時(shí)的水浴溫度。當(dāng)膜形成機(jī)制由NIPS法轉(zhuǎn)化為RTIPS法時(shí)，膜表面由致密皮層變?yōu)榫鶆蚨嗫妆砻?，膜截面由指狀結(jié)構(gòu)變?yōu)楹＞d狀結(jié)構(gòu)。RTIPS法制備的膜的純水通量和BSA截留率均高于NIPS法，這證實(shí)了RTIPS制備的平板膜的性能和結(jié)構(gòu)優(yōu)于NIPS法。
(3)PES/SPSF膜的純水通量呈先增加后下降趨勢(shì)，截留率則反之。當(dāng)SPSF含量為2%時(shí)，平板膜獲得最佳的滲透通量和BSA截留率。
(4)純PES膜的接觸角為91°，SPSF的添加使得PES/SPSF膜靜態(tài)水接觸角減小，這說(shuō)明SPSF能夠大大改善PES膜的親水性能。
(5)從長(zhǎng)期抗污染試驗(yàn)中可以看出，RTIPS法制備的PES/SPSF膜比純PES膜具有更優(yōu)異的抗污染性。
(6)本研究中涉及的RTIPS法及共混PES/SPSF材料為制備具有高滲透性和截留率的微超濾膜提供了更好的方案。
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