以聚丙烯酸为添加剂的PES/Fe3O4超滤膜的研究

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聚醚砜(PES)具有耐高温、耐老化、抗蠕变、尺寸稳定、耐化学药品等性能,是制备超滤膜的常用材料,但是疏水性强、易污染,从而导致通量大幅度下降,增加了操作费用,膜的寿命也降低。大量文献报道在有机材料中添加无机粒子可以改变超滤膜的耐污染性,提高渗透通量。本课题组研究了以聚乙二醇(PEG)为添加剂的聚醚砜/四氧化三铁(PES/Fe3O4)超滤膜,虽然耐污染性得到了一定改善,但是抗污染能力还有待进一步提高。聚丙烯酸(PAA)具有很强的亲水性,与Fe3O4相互作用被固定在膜中,可提高膜的亲水性,从而改善膜的耐污染性,且以PAA为添加剂制备超滤膜尚未见文献报道。本文以聚醚砜(PES)为基材、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂、聚丙烯酸(PAA)为添加剂配制铸膜液,采用浸没沉淀相转化法制备PES超滤膜,采用错流过滤装置测试膜的通量、截留率、耐污染性等性能,用扫描电子显微镜(SEM)表征膜的断面结构,研究PAA含量对PES超滤膜性能与结构的影响,并得出添加剂PAA的最佳添加量。研究结果表明:当PAA含量小于1.6wt%时,PES超滤膜的纯水通量随PAA含量增加缓慢上升,当PAA含量在1.6wt%3.1wt%之间时,纯水通量迅速增大,随后通量随着PAA含量增加(3.1wt%4.1wt%)而降低;PES超滤膜对BSA溶液的截留率基本不受PAA含量影响;PAA最佳添加量为3.1wt%。然后采用上述同样方法制备PES/Fe3O4杂化超滤膜并进行测试表征,研究Fe3O4含量对PES/Fe3O4超滤膜性能与结构的影响。研究结果表明:当Fe3O4含量在0wt%46.9wt%范围内时,对杂化膜的纯水通量影响不大,然后随着Fe3O4含量增加(46.9wt%66.0wt%)通量迅速增大,当Fe3O4含量为69.6wt%时,膜的纯水通量急剧上升,达到最大值245.33 L?m-2?h-1;Fe3O4含量对杂化膜的截留率影响不大;在杂化膜的凝胶过程中析出Fe3O4,初步考察了Fe3O4析出原因,该现象有待进一步研究。
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