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本文利用二维编织技术将聚丙烯腈(PAN)纤维编织成中空编织管,以PAN为成膜聚合物,以聚乙二醇(PEG)为成孔剂,配制铸膜液,采用同心圆纺丝法制备同质编织管增强型PAN中空纤维膜(简称同质增强型PAN中空纤维膜)。通过超声波振荡和轴向拉伸两种方法测试了同质增强型PAN中空纤维膜和异质编织管增强型聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜(简称异质增强型PVDF中空纤维膜)(增强体为PAN纤维编织管、表面分离层为PVDF)的编织管与表面分离层之间的界面结合状态。
首先对同质增强型PAN中空纤维膜的性能进行了研究,分析了编织节距、PAN浓度、PEG含量和凝固浴温度对所得中空纤维膜的形貌、力学性能、纯水通量、截留率和平均孔径等的影响。结果表明,同质增强型PAN中空纤维膜的表面分离层具有类似于非对称膜的结构。随着编织管编织节距的增加,膜的断裂强度增大,最大可达75MPa以上,膜表面分离层厚度减小,平均孔径和纯水通量增加,截留率降低。随铸膜液中PAN浓度增加,铸膜液粘度增大,膜的断裂强度增加。添加剂PEG的含量显著影响了膜的力学性能。凝固浴温度直接影响膜的通透性能,在45℃时所得膜的纯水通量达最大值,膜的表面出现开口孔。
其次,对编织管增强型中空纤维膜中编织管与表面分离层之间的界面结合状态进行了初步研究。结果表明,PAN铸膜液对PAN纤维编织管的浸润程度略优于PVDF铸膜液。对于异质增强型PVDF中空纤维膜,轴向拉伸处理后,PAN纤维编织管与PVDF表面分离层之间出现了明显的分离现象;超声波振荡处理后,膜表面的孔径分布变宽,大孔数量显著增多,纯水通量明显增大,截留率显著降低。而对于同质增强型PAN中空纤维膜,PAN表面分离层与PAN纤维编织管之间的界面未出现分离现象,膜的孔径分布较均匀,通透性较理想。综上所述,同质增强型PAN中空纤维膜的界面结合状态优于异质增强型PVDF中空纤维膜。