聚苯胺纳米纤维聚砜共混复合膜制备研究

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1、天津大学硕士学位论文聚苯胺纳米纤维/聚砜共混复合膜制备研究姓名：孙宁申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王志20080601摘要膜污染问题是阻碍液体分离膜技术广泛应用的制约因素之一，较直接有效的解决办法是对分离膜进行亲水改性。纳米技术的迅速发展为制备高亲水液体分离膜的研究开辟了新的途径。本文将亲水性聚苯胺(PANI)纳米纤维通过共混方式用于聚砜(PSf)膜的改性研究，采用浸没．相转化法制备出高亲水和高抗污染的PANI／PSf；纳米纤维共混复合膜。考察了溶剂种类、PSf浓度、凝固浴组成、凝固浴温度、添加剂种类、预蒸发时间、液态膜厚度等基本制膜工艺条件对共混复合膜

2、结构及性能的影响，确定了较适宜的工艺参数。选取DMAc作为体系的溶剂；随着PS晗量增加，共混复合膜纯水通量减小而截留率增大，PS踬量含量选在15～18％间较适宜；凝固浴分别为纯水、50％乙醇、100％乙醇、100％异丙醇时，膜结构趋于致密，渗透性能下降；考察温度范围内凝固浴在20℃时共混复合膜纯水通量和截留性能均较好；添加剂PvP增大了共混复合膜的孔隙率，在不影响膜截留性能的同时对提高渗透性能有帮助；随预蒸发时间的延长和液态膜厚度的增大，共混复合膜渗透性能下降，但过短的预蒸发时间和过薄的液态膜厚度都容易使膜产生缺陷，适宜的预蒸发时间和液态膜厚度分别为30秒，250～

3、300岬。在优化的基本工艺条件基础上，着重分析了PANI纳米纤维含量、纤维形貌、掺杂状态对共混复合膜结构及性能的影响。浊点相图的测定说明PANI的加入使铸膜体系热力学不稳定性增强，粘度测定结果显示随PANI含量的增加铸膜液粘度不断增大，流体类型由牛顿型向非牛顿型转变。PANI与PSf质量比为1：100~15：100的共混复合膜和纯PS膜相比，亲水性明显提高，孔道间的连通性得到改善，孔径和孔隙率有所增大；对BSA、AE、PEG-35K的截留率无明显变化，纯水通量显著提高，是纯PS膜的1．6~2．3倍；在过滤BSA溶液实验中，具有更高的渗透通量、通量保留率、纯水冲洗后的

4、通量恢复率，抗污染性能显著提高；拉伸强度增大而韧性减小，在较高的温度范围内，有明显的热稳定性优势。较短与较长的PANI纳米纤维相比，制得的共混复合膜具有更好的亲水性，较高的孔隙率、纯水通量及抗污染性能。共混复合膜在酸性条件下处于掺杂状态，膜表面带正电荷，碱性条件下处于脱掺杂状态，膜表面不带电；掺杂态与脱掺杂态共混复合膜相比，纯水通量稍低而截留率升高，在过滤BSA溶液实验中，具有较高的通量保留率，抗污染性能更佳。关键词：聚苯胺纳米纤维聚砜共混浸没一相转化抗污染ABSTRACTMembranefoulingisoneoftheobstacleswhich1imitseV

5、erelymembranetechnolog)rtobe印pliedwidelyinliquidseparation．Onee蕊cient印proachist0modi矽thehydrophilicpropert)，ofmembranes．OnthebasisoftherapiddeVelopmentofnano．technoIogy，anewwayisopenedupforoVercomethisproblem．Theauthorofthisdisse触ionusedp01yaniline(n≮NI)nano矗bersasthefunctionalcomponen

6、tt0improvethehydrophilicpropert)，ofpolysulfone(PSf)materialsbyblending，whiletheimmersion-phaseinversionmethodwasadoptedtopreparetheblendedmembrane．PANI／PSfblendedmembraneswithexcellenthydrophilicandanti-foulingpropertieswereobtained．Theeff．ectsofseveralbasicfactorsinpreparingprocessonm

7、o叩hologyandpe墒rmancesofblendedmembranewereexplored．DMAcwaschosenasthesolVent．Blendedmembranehadhigherrejectionand10werpurewaterfluxwithincreasingPSfcontent，andmeoptimalmassratioofPSftototalblendeds01ution、Vasl5～18％．Whenthecoagulation-bathcomponentdivenedf的mpure、Ⅳatert050％ethanol，100％