（环境工程专业论文）聚氯乙烯共混膜的制备及多糖分级分离的应用研究.pdf

摘要 摘要 人类社会可持续发展的实现，要解决环境、资源和能源等所面临的问题。分 离技术特别是膜分离技术作为其相应支撑技术体系将起到十分重要的作用。膜分 离技术是改造传统产业、推进相关行业技术进步的高新技术之一，在能源、水资 源、生态环境、传统产业及高新产业等领域成为不可替代的关键技术。特别是其 所具有的分离效率高、条件温和、能量消耗低、无有机溶剂排放、可连续分离、 无相态变化等特点，使其成为一种绿色分离工艺替代一些高能耗的传统分离技 术，在化工、环保、医药、食品和生物等领域得到推广应用。 生物医药产业是北京市重点发展的支柱产业之一，新药研发和天然产物有效 部位的分离确定是这一产业的研究热点。对于具有生物活性的多糖，其活性与其 分子量的大小及分布密切相关，所以对多糖进行分子量分级分离技术的研究是必 要的基础研究。传统的多糖分级分离方法不仅分离效率低、生产周期长、溶剂和 能源消耗量大，而且分离过程中存在杂菌污染和热敏性物质失活等问题。将膜分 离技术用于多糖的分级分离，不但为多糖的纯制提供一种节能环保的绿色新工 艺，同时也为膜技术分离生物活性物质的研究提供实验基础。本研究围绕膜法分 级分离多糖过程中所涉及的膜的制备、分离模型的建立及分离工艺等方面展开。 以聚氯乙烯( p v c ) 树脂为主体材料，通过共混改性制备出适用于多糖分级分离 的膜材料，采用人工神经网络的方法建立超滤分离多糖的映射关系模型，进而应 用于多糖的分级分离工艺研究。 首先，改性超滤膜材料的制备研究。以p v c 树脂为主体材料，分别与氯醋 树脂( v c c o v a c ) 、氯醋树脂醇解物( v c g o v a c o h ) 和聚乙烯醇缩丁醛( p v b ) 等具有不同相容性的第二聚合物进行共混改性，使p v c 膜材料的亲水性能、膜 通量和成膜性能得到改善；通过铸膜液组成和制膜条件的研究，确定影响膜分离 性能的显要性因素，其次序为共混比、聚合物含量、凝胶浴温度和挥发时间；所 得p v c v c g o - v a c 、p v c v c c o v a c o h 和p v c p v b 共混改性膜的拉伸强度均 大于1 5 m p a c m 2 ，水通量分别比未改性p v c 膜提高1 4 、2 5 和2 7 倍，并优于 商品醋酸纤维素膜( c a 2 0 ) 、聚砜膜( p s 2 0 ) 和聚醚砜膜( p e s 2 0 ) ，其中亲 水性最好的p v c v c - c o v a c o h 膜的卵清蛋白截留率与p s 2 0 和p e s 2 0 相当， 捅萤 而通量是p s 2 0 膜的1 2 倍，是p e s 2 0 膜的l 。7 倍。 其次，膜分离多糖映射关系模型的建模研究。利用人工神经网络( a n n ) 建立超滤法膜分级分离多糖的映射关系模型，并对优化工艺参数的方法进行研 究。采用均匀设计方法确定实验样本的数据采集范围，采用误差反向传播算法 ( b p 算法) ，利用m a t l a b 软件n n t 工具箱，建立超滤膜分离多糖时料液浓度、 操作压力及料液温度与膜通量和截留率的映射关系模型。p e s 2 0 膜分离姬松茸 多糖通量的单输出模型结构为3 7 1 ，截留率的单输出模型结构为3 1 1 1 ， 其通量和截留率的预测误差分别为3 6 7 和1 2 4 ；对于通量和截留率的双输出 模型结构为3 1 7 2 ，其通量和截留率预测误差分别为4 0 5 和1 5 6 。为验证 该方法的可行性，利用同样方法建立p s 5 0 膜分离枸杞多糖的映射关系模型，其 通量和截留率的单输出模型预测误差分别为6 6 3 和7 8 1 ，双输出模型的预测 误差为8 7 7 和9 4 9 ，均具有较好的泛化能力，满足实际预测误差小于1 0 的 应用要求。 最后，膜法分级分离多糖的工艺研究。运用上述建立的膜法分离多糖的映射 关系模型和正交实验结果，确定改性p v c 膜分离多糖的主要影响因素及操作条 件。改性p v c 膜( p v c n c c o v a c o h 膜) 可在较高料液浓度，低操作压力下 分离多糖，其初始通量为1 0 7 5 k g m 2 - h ，是p e s 膜的2 5 倍，p s 膜的1 7 倍，截 留率为9 6 3 ，通量衰减系数为5 8 0 ，说明其分离效果及抗污染能力优于p e s 和p s 膜。所制改性p v c 中空纤维超滤膜组件的纯水通量和糖通量分别高于p s 一5 0 膜组件1 3 3 和2 2 8 ，在其与微滤、纳滤集成联用对多糖进行分子量分级的工 艺研究中，姬松茸、枸杞和茶树菇多糖的h p g p c 分子量分布明显变窄；分级所 得姬松茸多糖1 0 0 k d a 超滤截留组分( c = 8 0 0 1 a g m l ) 具有明显的体外小鼠脾淋 巴细胞增殖活性( p lo o k d a ) o fa b me x h i b i t e dt h eo b v i o u sb i o a c t i v e ( p 0 ，故无法实现理想的分子水平上的混合。但由于动力 学方面的原因，聚合物分子链较长造成混合物粘度大、分子及链段运动速度极为 缓慢，又使这种热力学亚稳状态相对稳定下来，形成富相为连续相，贫相为分散 相的宏观均相、亚微观非均相的部分相容体系。 若使共混体系的厶瓯 o ，则需有： 崛， t a s m ( 2 - 9 ) 对于两种聚合物的共混： a s 。= 一r g ll n 办+ 刀21 1 1 欢) ( 2 1 0 ) 式中刀，疗广两种聚合物的物质的摩尔分数； 咖，痧广两种聚合物的体积分数； 卜气体常数。 h i l d e b r a n d 和s c o t t n 7 3 1 将溶解度参数万用于判定聚合物之间的热力学相容性： 日。= 尺r ( 4 一疋) 2 识欢 ( 2 - 1 1 ) 式中 艿，万广两种聚合物的溶解度参数，j l a m 加； 卜气体常数； 卜绝对温度； 咖j ，砂广两种聚合物的体积分数。 由式2 1 0 可知，厶为正值，即在混合过程中熵总是增加的。为满足热力学 第2 章聚氯乙烯改性超滤膜的制各 相容的条件，即胡艟 鼢瓯，又由2 - 1 1 式可以得出，万，与8 2 , g , 须相当接近，才 能使厶风的值足够小，使厶瓯接近或小于0 ，两聚合物才能相容共混成为稳定的 体系。因此，万j 与万2 之间的差值，就成为判定热力学相容性的判据了。 聚合物的溶解度参数( 万) 是内聚能密度的平方根，它有很多种估算和测定 方法。其三维溶解度参数值是由分子间色散力、偶极力和氢键力三部分共同作用 而得到，见式2 1 2 。 万2 = 霹+ 8 2 + 拜 ( 2 1 2 ) 式中万、万d 、艿p 、6 h 分别为溶解度参数总量和色散力、偶极力及氢键力作 用所得到的溶解度参数分量。 对于共聚物的溶解度参数可按式2 13 进行估算。 名，口- - 识乃。t + 丸以。2 ，占= 么巳1 + 唬以。2 ( 2 - 1 3 ) 瓯口= 办瓯，t + 办瓯，2 式中6 a , s ，6 p b ，6 h , s 分别为共聚物的色散力、偶极力及氢键力作用所得到 的溶解度参数分量；咖j ，矽2 为共聚单体的体积分数。 表2 7 聚合物的溶解度参数值( j l r 2 m 。3 尼) t a b l e2 - 7s o l u b i l i t yp a r a m e t e r so fp o l y m e r s 6d6p 万 万 p v c t l 】 1 6 6 57 1 47 1 41 9 4 6 p v a e 1 ，1 7 幻( 聚醋酸乙烯酯) 1 5 7 59 7 9 5 1 01 9 2 4 p v a 1 峨1 7 2 1 ( 聚乙烯醇) 1 5 9 5 2 6 2 5 2 3 8 33 8 8 8 p v b 【l 棚1 7 2 】 1 5 6 51 0 6 56 6 32 0 0 5 v c - c 争v a c1 6 5 37 4 86 8 71 9 4 0 v c e o - v a e - o h 1 7 7 68 2 l9 0 72 1 5 6 由表2 7 可知，p v c 与v c e o - v a e 、v c c o v a c o h 和p v b 的溶解度参数相 差值i6 p v c 一6 p 2i 2 5j l 2 m 4 尼，共混物可以形成部分相容体系。 对于通过共混改性制备膜材料而言，聚合物之间相容性会直接影响共混物的 形态和性能，从而导致膜性能的变化。在p v c p 2 共混改性制膜中，p v c 与p 2 共混 北京工业大学工学博士学位论文 成膜，可以取长补短，提高膜的力学强度、亲水性等，同时还可以利用p v c 与p 2 间溶解度参数差异，调控p v c p 2 的相容性，在一定程度上改变膜的结构，改善膜 的渗透性和分离性能。这是因为当p v c 与p 2 溶解度参数相差很小时，共混体系的 相容性好，膜材料则缺少相分离孔和网络孔，膜的通量较低；反之，溶解度参数 相差较大，共混体系的相容性变差，在共混物的相界面会形成较多的相分离孔， 造成膜通量提高，截留率下降；当溶解度参数相差太大，甚至会影响其成膜性能。 共溶剂法 根据溶解度参数理论，当两种聚合物的溶解度参数相差超过1 0 2 j m m 。尼时， 便不会以任意比例相容。在采用浸没沉淀相转化法制备膜材料时，铸膜液是一个 溶液共混体系，对于溶液共混体系，通过溶剂与聚合物之间的作用力可能改变共 混聚合物之间的相容状态，并且由于聚合物溶液的粘度大，大分子链在体系中的 移动较困难，共混后即使热力学上有相分离的倾向，但相分离的速度很小，因此 亦可获得动力学上足够稳定的共混溶液。 采用共溶剂法，可迸一步判断p v c 与p 2 的表观相容性。当共混物之间有较好 的相容性时，共混体系均匀、无明显的相界面，则光线透过溶液时产生的散射和 吸收少，溶液的透明度较高；若共混体系相容性较差，体系不均匀，光线通过溶 液则会有大量的散射和吸收现象，溶液则呈现不透明状态。基于这一原理，实验 以d m a c 为共溶剂，p v c 印2 的共混质量比由9 1 至：u 1 9 变化，但共混物溶液的树脂 总含量均为1 3 ，通过观察溶液透明程度判断p v c p 2 共混体系的相容情况，结果 如表2 8 所示。 表2 - 8p v c p 2 共混溶液宏观相容性状态 t a b l e2 - 8m a c r o s c o p i c a lc o m p a t i b i l i t yo fp v c p 2b l e n d s 共混体系9 18 21 3s | s3 72 8 l 9 p v c 厂、，c c o v a c + + + + + + + + p v c ，v c e o v a c o h + + + + p v c p v b + 注：固含量1 3 ，溶剂为d m a c ，室温2 5 下放置2 4 4 , 时透明。+ + ”，半透明“+ ”，不透明。一”。 p v c 与v c 0 0 v a c 共混溶液，在任何共混比例下均呈现为透明液体，表明共 第2 章聚氯乙烯改性超滤膜的制备 混体系有良好的相容性，属于宏观相容体系，这与文献 5 0 的结果相符： p v c v c c o v a c o h 和p v c p v b 共混体系的透明度低于p v c v c c o v a c 共混体 系，特别是当共混比大于5 5 后，体系相容性越来越差，溶液透明度下降，但当 v c c o v a c o h 和p v b 完成相转变，逐渐成为连续相后，溶液透明度又回升，表 明p v c c c o v a e o h 或p v c p v b 共混体系中，当任意一种聚合物为富相，另一 种聚合物为贫相时，宏观呈现为相容体系，而在相转变区呈现不相容状态。 利用玻璃化转变温度( t g ) 法n 1 同样能得到p v c p 共混体系相容性的变 化。纯p v c 与纯p v b 单组分t g 分别是8 5 5 c 和5 7 9 0 ，p v c p v b 共混体系的t g 值 介于两个单一组分的t g 之间，当p v c p v b 为9 1 时出现单个t g ，表明在此共混比 时相容性较好，而共混比例为8 2 和7 乃时，出现两个t g ，说明该共混比时体系为 部分相容体系。 2 。2 3p v o p ：共混体系中v c c o v a c o h 的制备 在选用的三种p 2 聚合物中，v c c o v a c 是p v c 的共聚改性产品，它扩展 了p v c 的应用领域。v c c o v a c 与p v c 相比，其醋酸乙烯酯部分在共聚物中起 到了内增塑的作用，从而改善了树脂的柔韧性、溶解性、流动性等。v c c o v a c 是二元嵌段共聚物，其中氯乙烯段赋予共聚物以聚氯乙烯的特性，且与聚氯乙烯 树脂保持了结构上的相似性及良好的相容性；醋酸乙烯酯段使得v c c o v a c 较 p v c 的分子规整度下降，分子链间的作用力降低，树脂的软性增加，同时将酯 基带入到大分子链中。但由于其表面能低，跟其他材料的相容性差，作为成膜物 质其性能在很多方面不尽人意。因此，对v c c o v a c 的改性和后功能化已经开 始受到重视n 7 5 1 埘。 v c c o - v a t o h 是v c c o v a c 的醇解产物，反应过程借鉴聚醋酸乙烯酯醇解 生产聚乙烯醇工艺n 7 7 ，将v c c o - v a c 中的酯基醇解成为更加亲水的羟基，从而 改善v c c o - v a e 的亲水性，再进一步用其与p v c 共混，从而提高p v c 共混膜 的抗污染能力。 v c e o - v a e 共聚物中的醋酸乙烯段的酯基，在氢氧化钠催化剂的作用下可醇 解成羟基，反应式见下： 北京工业大学工学博士学位论文 h 3 c - 冒- o c h 3 o 首先用2 2 0 m ln ，n 二甲基乙酰胺将7 0 9 已烘干的v c c o v a c 树脂完全溶解 在5 0 0 m l 三颈瓶中，按质量比为v c c o v a c 树脂：甲醇：氢氧化钠= 1 ：2 ：o 0 1 依次加入甲醇和0 5 的氢氧化钠甲醇溶液，搅拌并加热至5 0 c 进行反应。每半 小时取样，4 5 小时后停止反应，然后在5 0 ，0 0 3 5 m p a 下减压蒸馏除去体系 中的甲醇。所取样品在玻璃板上刮膜后，放入去离子水中浸没沉淀，除去溶剂 d m a c 及其他小分子物质，得到v c c o v a c o h 。 高分子材料中酯基的测定可以通过皂化反应实现，在氢氧化钾存在的情况 下，将试样加热回流，酯基水解为酸和醇，然后用酸标定剩余的氢氧化钾。皂化 值定义为与1 9 试样重的酯反应所需的氢氧化钾的毫克数，计算见2 1 4 式d 硎。 皂化值- - 5 6 1 x r 虹塑 ( 2 1 4 ) l 历 j 式中卜滴定试样所需要的盐酸体积，m l ； 玢一滴定空白所需要的盐酸体积，m l ； c l 一盐酸的浓度，m o l l 聍一试验样品的质量，g 。 将上述不同醇解时间得到的v c c o v a e o h 样品，准确称量后加入0 5 m o l l 氢氧化钾乙醇溶液，加热回流反应至皂化完全，然后趁热以溴酚蓝为指示剂，用 0 5 m o l l 盐酸回滴过量的碱直至紫色变为黄色为终点，结果见表2 9 及图2 - 6 。 表2 - 9 氯醋树脂反应时间对皂化值的影响 t a b l e2 - 9e f f e c to fr e a c t i o nt i m eo f v c - c o - v a cr e s i no ns a p o n i f i c a t i o nv a l u e 反应时间( t l r ) 0 00 51 o1 52 02 5 3 0 3 54 o4 5 皂化值( m gk o h g )9 2 2 9 7 6 2 66 6 2 8 5 8 8 4 4 0 9 93 8 4 31 9 7 6 1 4 0 41 1 3 39 1 6 从表2 - 9 和图2 - 6 可知，随醇解反应时间的延长，v c c o v a e 树脂中的酯基 逐渐转化为羟基，其皂化值从9 2 2 9 逐渐降到9 1 6 。反应3 小时后，醇解的速度 逐渐变慢，皂化值下降趋势变缓；反应4 5 小时后酯基的转化率达到9 0 。考虑 到氯乙烯的稳定性及反应的时效性，醇解反应时间可选在3 5 - 4 小时左右。 - 3 6 一 十旷 一 * y 加 一 ，l 、 叱p 够 一p h 一 罱 十y 旬 一 ri、 磐 邯 群卜h 一 第2 章聚氯乙烯改r f 超滤膜的制褥 同样，我们采用红外光谱法对醇解产物进行了表征。图2 7 给出了v c c o v a c 树脂和v c c o v a c o h 树脂的红外谱图。由图可见，在30 0 0 - - - 一36 0 0 c m 。1 官能团 吸收区出现了一个宽而强的羟基( 一o h ) 伸缩振动峰，而17 5 0 l7 2 5c m j 处的羰 基吸收峰明显减弱，这表明v c c o v a c 树脂在催化剂的作用下，部分酯基转化 成了羟基。 q o 譬 b o 占 j 磐 s 卿 0 00 51 o1 52 02 53 o 反应时间( h ) 图2 - 6 反应时间对氯醋树脂皂化值的影响 f i g 2 - 6e f f e c to f r e a c t i o nt i m eo ns a p o n i f i c a t i o nv a l u e 图2 7v c c o v a c 醇解物红外谱图 f i g 2 7i rs p e c t r u mo f v c - c o - v a ca l c o h o l y s i s 舳 加 的 们 加 m o 北京。i 、i k 人工博士学f 寸论文 2 3p v c 共混改性膜的制备 在多孔膜的制备过程中，当膜材料选定后，影响膜分离性能( 通量和截留率) 的主要因素是膜孔结构，这其中包括非对称结构中皮层的厚度，孔隙率、孔径尺 寸、孔型等，这些因素往往与制膜条件有着密切的关系。在通过浸没沉淀相转化 法制备非对称膜材料过程中，一般膜的截留率取决于膜的表皮层，而通量取决于 皮层下的支撑层。要获得高通量、高截留率的膜材料，膜皮层的膜孔应小而密， 支撑层应为开放的指状孔。对于成膜分相机理，单一聚合物可以用较为常用的瞬 时分相和延时分相来加以解释。瞬时分相通常得到较薄的皮层和多孔结构，延时 分相通常得到较厚致密的皮层和海绵状亚层结构。但是，对于加入第二聚合物的 共混体系，影响膜孔结构的因素就不仅仅是制膜条件，还包括p 2 与p v c 的相容 性和絮凝值的差异大小。制膜工艺条件包括：铸膜液的组成( 聚合物含量、共混 比例、致孔剂种类及添加量) 、凝胶浴温度、挥发时间等。本研究通过单因素实 验和正交实验，对制备p v c 共混改性膜的制膜最佳工艺条件进行探讨。 2 3 1制备工艺的单因素实验研究 聚合物含量实验选用p v c s g 3 树脂，树脂含量范围确定为l o 1 4 ， 溶剂为d m a c ，致孔剂为5 的p e g 4 0 0 。当树脂含量低于1 0 时，铸膜液粘度 较小，虽可以成膜，但不能单独用于分离；高于1 4 的铸膜液由于粘度过高，铸 膜液呈现似胶冻状，不能满足刮膜要求。所制p v c 膜的水通量和卵清蛋白截留 率结果如表2 1 0 所示。 表2 1 0p v c 含量对膜分离性能的影响 t a b l e2 - 10e f f e c to fp v cc o n c e n t r a t i o no nm e m b r a n es e p a r a t i o np r o p e r t i e s p v c 含量( ) 1 0l i1 21 31 4 水通量j ( k g m 2 h ) 3 6 7 32 9 3 62 1 6 11 4 9 51 0 5 4 卵清蛋白截留率r ( ) 7 8 28 5 78 8 59 6 79 9 3 由表可见，随p v c 树脂含量的增加，膜的水通量下降，截留率上升。这是 因为铸膜时，聚合物的浓度直接影响了凝胶时的相分离速度。聚合物借助自身的 表面活性在膜表面聚集，高的聚合物浓度有利于聚合物的起始缔合，形成小而均 第2 章聚氯乙烯改性超滤膜的制各 匀的凝聚滴，从而使膜的平均孔径下降。随聚合物浓度的增加，膜皮层的厚度加 大，这层较厚的皮层可以有效的抑制非溶剂在薄膜内部的扩散速率，因此膜母体 由较为开放的膜孔结构变成孔径较小的球状或椭圆状膜孔，在高浓度下则成为典 型的海绵体结构。这样膜的流动阻力加大，膜的通量减小，较小的孔径则使卵清 蛋白的截留率提高。 共混比例当铸膜液中的聚合物使用的是共混体系时，不仅聚合物含量对 膜分离性能有影响，共混体系中p 2 与p v c 的共混比也是影响膜孔结构的主要因 素。实验选取了p v c v c - c o v a e 、p v c v c c o v a c o h 、p v c p v b 三种共混体 系，铸膜液溶剂为d m a c ，p v c 树脂为s g 3 型，固含量1 3 ，致孔剂为5 的 p e g 4 0 0 。其水通量随共混比例的变化见表2 1 1 ，卵清蛋白截留率变化见表2 1 2 。 表2 1 1 共混比对水通量的影响( k g m 2 - h r ) t a b l e2 - 11e f f e c to f p v c p 2r a t i o so nw a t e rf l u x p v c p 2 l o 09 11 35 1 53 nl 90 1 0 p v c v c - c o - v a t1 4 9 51 6 1 53 5 4 16 4 0 03 4 3 52 9 4 32 9 4 7 p v c ，、厂c - c 0 - v a c o h1 4 9 51 9 7 85 1 9 56 4 6 4 p v c p v b1 4 9 52 5 9 45 5 2 57 6 2 25 6 3 22 5 0 51 4 6 7 注：“一”铸膜液不能满足成膜条件。 表2 1 2 共混比对卵清蛋白截留率的影响惭) t a b l e2 1 2e f f e c to f p v c p 2r a t i o so ne g gw h i t er e j e c t i o n p v c p 2 1 0 硒9 l1 bs | s3 刀l 汐o l o p v c v c - c o - v a c9 6 79 2 58 7 35 7 98 5 6 8 9 78 8 9 p v c v c - c o - v a c - o h 9 6 79 1 68 4 05 3 2 p v c p v b9 6 78 5 18 2 34 9 76 7 57 8 9 9 0 8 注：“一”铸膜液不能满足成膜条件。 由表2 1 l 膜通量变化趋势和表2 1 2 截留率变化趋势可见，在p v c 与p 2 共 混比接近5 5 时，膜通量有最大值，截留率有最小值。这是因为，随p 2 含量的增 加，p v c 与p 2 的相容性变差，相分离孔增加，膜材料的水通量增加，截留率下 降，在接近5 5 时，部分相容的p v c p 2 共混体系逐渐进入相转变区域，此时两 种聚合物呈现相互贯穿的双连续相结构，它们之间的相界面此时最大，在聚合物 相界面处的相分离孔最多，膜水通量最高，截留率最低；当p v c 与p 2 共混比大 北京i 业大学工学博学世论立 于5 5 后，p 2 逐渐成为连续相，p v c 转为分散相，相分离孔减少，膜的通量回落 截留率回升。为兼顾膜通量和截留率双重指标，选用p v c ，p 2 共混比为9 ，1 7 3 。 关于共混比对膜孔结构和膜分离性能的影响还可以从膜的断面扫描电镜照 片得到进一步证明。图2 - 8 为铸膜液中树脂质量百分比恒定在1 3 条件下， p v c v c - c o v a c 以不同共混比所制超滤膜断面放大7 0 0 倍的扫描电镜照片。可 以看出，从a 到c 随共混体系中v c - o o - v a e 比例的增加，多孔支撑层中指状孔 的形态由细长变得粗大，彼此之间逐步连通ic 中指状孔的下方开始出现了明显 的椭圆状的大孔，d 中的支撑层大孔基本已连通成一体。由此可见，对于共混体 系的铸膜液，在其凝胶成膜的过程中，不仅存在由丈分子链拓扑缠绕形成的“网 络孔”和大分子聚集体之间彼此接近堆砌而成的“聚集孔”，还存在两种聚合物 之间的“相界面孔”。这三种孔的孔径应该是：网络孔 凝胶浴温度 挥发时间。再根 据某一因素在不同水平下所得实验值的均值( k 值) 的大小，可确定影响膜通量 的各因素最佳水平为a l b 3 c 2 d 1 ( 聚合物含量1 2 、共混比为7 3 、凝胶浴温度3 5 、挥发时间5 秒) ，其直观分析图见图2 - 9 。 北京工业大学工学博士学位论文 表2 1 7 膜水通量的正交实验结果 t a b l e2 17r e s u l t so ft h ew a t e rf l u xi nt h ei - 9 ( 3 4 ) 实验号 a ( c )b ( ，)c ( 刀)d ( t s ) j ( k g m 2 h r ) 1l1l11 5 7 5 2l22 2 3 5 3 2 3 13336 0 2 8 42l231 2 8 4 5223 1 3 1 5 2 623125 2 4 3 73l3 2 1 1 6 1 832l 3 2 6 9 7 9332l5 7 3 。6 k l 3 7 1 1 6 7 1 3 4 0 0 03 1 7 1 6 7 3 4 8 7 6 7 k 2 3 2 2 6 3 33 1 2 7 0 03 5 1 7 3 33 3 1 2 0 0 l ( 3 3 1 9 8 0 05 6 6 9 0 03 4 4 7 0 03 3 3 6 3 3 r 5 1 3 6 74 3 2 9 0 03 4 5 6 61 7 5 6 7 4 0 0 3 5 0 3 0 0 2 5 0 4 0 0 3 5 0 3 0 0 2 5 0 1 2 r l f 3 、1 4 1 。：。9 】；1 7 ：3 1 5 ( 2 一5 ) 3 55 。2 ( 。0 i - l ) 4 。 c ( ) l 图2 - 9 膜通量的正交实验直观分析 f i g 2 - 9d i r e c ta n a l y s i so ft h ew a t e rf l u xi nt h el 9 ( 3 4 ) 由图2 - 9 可知，在影响膜水通量的因素中，共混比是最主要的因素，随p v b 比例的提高，膜水通量增长很快。其它三个因素比起共混比对通量的影响则小得 多，与在单因素实验分析中的结论基本一致， 按表2 一1 6l 9 ( 3 4 ) 正交实验因素水平表，对上述膜进行了1 0 0 m g l 卵清蛋 白截留率的正交实验分析( 表2 1 8 ) ，由极差数据r 可知，各因素对截留率的影 响大小依次为：共混比 聚合物含量 凝胶浴温度 挥发时间。根据k 值的大小， 可确定影响膜截留率的各因素最佳水平为a 3 b l c i d 2 ( 聚合物含量1 4 、共混比 为1 0 0 、凝胶浴温度2 5 * ( 2 、挥发时间2 0 秒) ，其直观分析图见图2 1 0 。 表2 1 8 膜截留率的正交实验结果分析 t a b l e2 18r e s u l t so ft h ee g gw h i t er e j e c t i o ni nt h eb ( 3 4 ) 实验号a ( c ) b ( ，)c ( 刀)d ( f s )r ( ) llll l8 6 4 2l2228 1 2 3l3 336 9 0 42l239 6 。8 522318 3 6 623l28 2 7 7 31329 8 2 83 2l39 6 1 9332l8 5 3 k l7 8 8 6 79 3 8 0 08 8 4 0 08 5 1 0 0 k 28 7 7 0 08 6 9 6 78 7 7 6 78 7 3 6 7 k 39 3 2 0 07 9 0 0 08 3 6 0 08 7 3 0 0 r1 4 3 3 31 4 8 0 04 8 0 02 2 6 7 图2 1 0 膜截留率的正交实验直观分析 f 唔2