醋酸纤维素中空纤维纳滤膜的制备及性能表征

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本文采用高温NIPS法制备醋酸纤维素中空纤维纳滤膜,膜的主要性能通过纯水通量、脱盐率、孔径分布、拉伸性能、扫描电镜(SEM)等方法进行表征。首先测定了醋酸纤维素的醋酸根结合含量,实验结果表明其满足进行试验所需条件。然后利用实验室自制的中空纤维膜纺丝设备制备了醋酸纤维素中空纤维纳滤膜,并考察了温度对铸膜液颜色的影响,以及聚合物含量、CTA-CA比例对膜结构和性能的影响。结果表明,当聚合物含量增加时,醋酸纤维素中空纤维纳滤膜的纯水通量降低而对盐和PEG的截留率增加。当聚合物浓度一定时,CTA和CA比例对膜的性能存在一定的影响,当CTA/CA=10/0时,即聚合物为纯CTA时,膜的纯水通量为2.8 L·m-2·h-1,对硫酸镁和PEG2000的截留率为82.8%和93.3%。进一步的实验研究选择纯CTA作为聚合物,聚合物含量为35%。其次,在聚合物含量一定的条件下改变添加剂种类和含量来制备中空纤维纳滤膜,对膜的渗透性能、机械性能和孔径分布进行考察和分析。结果表明,当非溶剂含量为4%时,膜的性能较佳;加入添加剂A1时,膜的渗透通量和截留率相对添加剂A2较好,纯水通量为4.5 L·m-2·h-1,对硫酸镁和PEG2000的截留率分别为60.1%和91.6%。再次,选择合适的聚合物和添加剂含量制备纳滤膜,考察进料液的浓度、温度及操作压力对膜性能的影响。实验结果表明,随着进料液浓度的升高,中空纤维纳滤膜对硫酸镁的截留率降低,纯水通量无明显变化;随着进料液温度的升高,中空纤维纳滤膜对硫酸镁的渗透通量增加而截留率降低;随着操作压力的提高,中空纤维纳滤膜对硫酸镁的渗透通量明显增加,而对硫酸镁的截留率略有升高。最后考察了膜对无机盐的分离性能。实验结果表明,制得的中空纤维纳滤膜对无机盐的截留效果从高到低依次为:MgSO4>MgCl2>Na2SO4>NaCl。将制备的中空纤维纳滤膜用于染料的分离,结果表明:膜对染料的截留率均高于93%,对染料的分离效果较好。
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