结 论 18
参 考 文 献 19
致 谢 21
1 引言
1。1 膜分离技术
膜分离技术是一种高效分离固液体系的新型技术[1],是最有发展前途的技术之一。粒径大小不同的混合物有选择性的通过半透膜,这就是膜分离技术[1]。半透膜又称分离膜,布满小孔,根据膜孔径大小可以分为微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)等。其中,超滤膜是最早发展起来的[2]。目前,在废水处理、环保、医药、食品等领域已经广泛采用了超滤膜分离技术。
1。1。1 膜分离技术的原理
超滤膜分离技术基本的原理如图1-1所示。即以具有选择性透过的膜作为介质,外界能量、浓度差或化学位差作为推动力,对混合物中某些特定的组分进行分离、浓缩的过程。特别是对于一些性质相似的物质、同分异构体、热敏性、生物物质等混合物的分离,膜分离技术比传统分离技术更适合。因而可以代替许多化工单元操作如蒸馏、萃取、蒸发、吸附等等。
图1-1 超滤膜分离技术基本原理图
1。1。2 超滤膜的成膜材料
目前,超滤膜的成膜材料主要是有机高分子材料和无机材料两大类[3]。无机材料还未发展成商业化,目前有机高分子材料主要应用于水处理。高分子有机材料的分类如表1-1所示。
表1-1 超滤膜材料分类
类 别 举 例 特 性
纤维素酯类
二醋酸纤维素(CA)、三醋酸纤维素(CTA)、混合纤维素(CA-CN)等 材料原料广泛,价格低廉;
亲水性好,膜孔性好;但其耐酸碱性能差,也不适用于酮类、酯类和有机溶剂
聚砜类 聚砜(PS)、磺化聚砜(SPS)、聚醚砜(PES)等 易成型,机械强度好,热稳定性好,耐化学性能也较好
聚烯烃类 聚丙烯(PP)和聚丙烯腈(PAN) 机械强度和耐化学性能较好
氟材料
聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE) 优良的机械强度和耐高温、耐侵蚀性能,可在强酸、强碱和多种有机溶剂条件下使用,但成本较高
近20年来,超滤膜的制备和应用在我国有了很大的发展和进步[3]。在这期间先后出现了聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)等多种高分子材料[3],随着这些成膜材料的出现,膜的种类和应用范围也随之不断增加。
但是,目前出现的问题是由于一些成膜材料具有疏水性,膜表面也呈现出较强的疏水性[3]。在实际使用中,由于疏水性膜表面较易吸附被分离物,导致膜的渗透性能降低,从而造成膜污染,增加膜的清洗频率,缩短膜的使用寿命并导致成本增加等一系列问题,阻碍了超滤膜分离技术进一步发展和应用。
1。2 PVDF超滤膜的制备
PVDF超滤膜主要有两种制备方法,浸没沉淀相转化法和热致相分离法[4](TIPS)。PVDF超滤膜采用聚偏氟乙烯作为成膜材料,PVDF是一种优良的聚合高分子有机材料,它具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性[4],在室温下不易被强酸、强碱、强氧化剂等腐蚀,还具有较高的机械强度等优点。本文采用浸没沉淀相转化法,该方法易操作。