超临界CO2流体致孔技术用于PVA纳滤膜的制备

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膜分离技术是一种分离效率高、能耗低、环境友好的新型分离技术,在工业上已得到广泛应用和发展。传统的纳滤膜制备方法中,总是存在小孔难致、溶剂残留、孔隙率低、孔结构不均匀等问题。针对此类问题,本论文采用超临界CO2流体致孔技术,对聚乙烯醇进行发泡致孔,制备了孔结构优良的聚乙烯醇纳滤膜,并就所制备的纳滤膜在红霉素的分离纯化方面的应用进行了探讨。 研究中以聚乙烯醇为膜材料,戊二醛为交联剂,通过(1)超临界CO2流体作为非溶剂,采用相分离法使聚乙烯醇溶液成膜;(2)超临界CO2流体作为物理发泡剂,通过发泡对聚乙烯醇薄膜进行致孔。探讨了超临界CO2流体压力、温度、聚合物在CO2流体中的保留时间、PVA浓度、交联剂含量、交联温度及交联时间对膜分离性能的影响。利用PEG标准分子量物质,系统分析了分离膜的孔径及孔径分布情况,并通过扫描电镜对纳滤膜的形貌结构进行表征、通过傅立叶红外光谱和X射线衍射仪对分离膜的内部结构进行了分析。对所制备PVA纳滤膜的热稳定性、耐酸碱性、耐溶剂性、溶胀性能及机械性能进行了研究,并对发酵液中红霉素的分离过程进行了研究,讨论了膜浸泡时间、操作压力、红霉素浓度等因素对分离过程的影响,取得了具有一定科学价值的研究结果。 研究表明,采用超临界CO2流体作为致孔剂制备的PVA纳滤膜具有孔隙率高、孔径均匀的特点,分离性能优良,选择性好,并且超临界CO2流体对PVA的塑化作用在一定程度上改善了PVA纳滤膜的耐酸碱性能。超临界CO2流体作为物理发泡剂制备的PVA纳滤膜对红霉素的三次截留率达到93.4%,红霉素溶液的膜通量稳定在44.3L·h-1·m-2左右。 本论文通过超临界CO2致孔技术,解决了纳滤膜制备中致孔剂残留、孔隙率小及孔结构不均匀等问题,并且通过超临界CO2流体的增塑作用也大大改善了聚乙烯醇的性能。
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