有机溶剂中纳滤膜通量和截留率的研究

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1、第31卷第6期北京化工大学学报Vol.31,No.62004年JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGY2004有机溶剂中纳滤膜通量和截留率的研究11312张新晖袁其朋方力杨晓进(11北京化工大学生命科学与技术学院,北京100029)(21新南威尔士大学UNESCO膜科学与技术中心,澳大利亚悉尼2052)摘要:对不同纳滤膜(LES290、NF2SH和Desal2DK膜)在水和4种有机溶剂(甲醇、乙醇、乙酸乙酯和丙酮)中的稳定性进行了观测。研究了压力对水、甲醇和乙醇透过以上3种

2、纳滤膜的传递通量的影响情况,结果表明,在一定的压力下,与纯水比较改变压力对甲醇有机溶剂的影响较大,压实效应较明显。实验还研究了温度对传递通量的影响,对Hagen2Poiseuille模型在有机溶剂中的适用性进行了验证。最后对不同的考马斯亮蓝2G溶液透过不同的膜的通量和溶质的截留率进行了研究,由于在有机相中,膜表面聚合链的迁移率和溶质2溶剂2膜的相互作用,其溶质截留率远低于水相。关键词:纳滤膜;通量;截留率;有机溶剂;聚合链中图分类号:TQ028留率的影响因素,从而可以在今后的研究中得到溶引言液中通量与截留率的数学关联式。在有

3、机相体系中,应用纳米过滤技术进行分离1实验部分是一项新的研究领域,近年来得到了越来越广泛的[1]111膜应用。虽然国外有很多关于有机相中纳滤的传递机理研究的报道,但是大多数报道是研究一些因本文实验中,应用3种品牌的纳滤膜,LES290素(如操作条件[2]、物料性质[3]及膜材料本身[4])对(NittoDenkoCorporation)、NF2SH(FilmTecCorpo2纳滤膜在有机相中分离过程的影响,尚未建立完整ration)和Desal2DK膜(DesalinationSystemCompa2的有机相纳滤传递模型。然

4、而,纳滤膜在有机溶剂ny)。膜使用前浸泡在质量分数50%的乙醇水溶液中的不稳定性和在有机相中纳滤传递机理的影响参中过夜。每次实验之前,将所用纳滤膜用实验所用溶剂冲洗若干次,然后浸泡在此种溶剂中015～1h数的确定是急待解决的重要问题,如果解决了上述左右。问题,对开发大通量的有机溶剂用膜,研究有机相中112溶剂纳滤传递机理、建立传递模型具有重要的意义。实验中所用的溶剂是纯水、甲醇、乙醇、乙酸乙本文主要观测了膜在溶剂(纯水、甲醇、乙醇、丙酯、丙酮。这些溶剂经常应用于制药和化学工业的酮和乙酸乙酯)中的稳定性。并且与水相体系相比,过

5、程。溶剂的理化性质如表1所示。考察了压力和温度对有机溶剂膜通量的影响,从而确定有机体系中影响膜通量的参数。在此基础上,表1溶剂的一般理化性质期望利用这些参数来建立纳滤膜在有机溶剂中的通Table1Physicalpropertiesofsolventsused量传递模型。此外,对含溶质溶液的通量和截留率摩尔质量M黏度×103表面张力介电常数溶剂-1)-1)/(F/m)进行了观测及比较,确定有机溶液中通量和溶质截/(g·mol/(Pa·s)/(mN·m水180189721758013收稿日期:2004202216甲醇40140

6、159221553112基金项目:国家自然科学基金资助项目(20176001)乙醇58141117221272413第一作者:女,1978年生,硕士生丙酮731301322317020183通讯联系人乙酸乙酯88110145231752517E2mail:xinhuizhang@hotmail.com·6·北京化工大学学报2004年113溶质破裂现象,说明三种膜在乙酸乙酯、丙酮中均不稳实验中所用的溶质为考马斯亮蓝2G,其相对分定。然而把三种膜浸泡在水、甲醇、乙醇溶剂中,从子质量为854,分子式C47H48N3O7S2Na,易

7、溶于热水肉眼观察,膜的活性表面没有发生改变。和醇类物质,微溶于冷水。其吸收光波长为595212纳滤膜通量的研究nm。21211纯溶剂膜通量的研究①压力对溶剂膜通114实验过程量的影响。实验还对两种纳滤膜在溶剂(甲醇和水)实验装置如图1所示,膜实验装置由日本Nitto中操作压力变化对通量的影响进行了研究。由图2图1透过实验装置示意图Fig11Illustrationofexperimentcellfornanofiltration图2纯水中纳滤膜的通量随压力的变化关系usedinthisstudyFig12Lineareffe

8、ctofpressureonwaterfluxthroughDesal2DKandNF2SHDenkoCorporation提供,膜直径为715cm。实验过可见,在水相中,两种纳滤膜通量随着压力的增加程中,温度控制在10～40℃,以高纯氮加压,压力控而增加,J与Δp基本成直线关系,而在图3