再生纤维素超滤膜的制备及耐污染性研究

再生纤维素超滤膜的制备及耐污染性研究

在膜技术的应用中，主要问题是膜污染，它会降低流量，降低膜性能，从而影响膜的使用效果。减少膜污染的有效途径之一是膜的开发。近年来，这方面的研究非常活跃。采用直接、免污染膜材料制备或成膜后的精炼、混合、精制等防水膜材料是制备耐污染膜的主要方法。在这项工作中，我们使用了以素食酸纤维为原料的天然纤维超滤膜，并通过直接、成膜后的水处理方法制备了再生纤维超滤膜，以测定石油、天然气和奶的浓度。1实验部分1.1醋酸纤维素纤维素浆板,保定造纸厂生产;脱脂棉,美国进口;二醋酸纤维素,英国进口;二甲基乙酰胺,上海向阳化工厂生产;酱油、草菇老抽,广州百味源酱油厂;国公酒,同仁堂药酒厂;牛奶,市售鲜牛奶.1.2膜的制备和性能测试1.2.1再生纤维素膜的制备(1)把浆板或脱脂棉或二者混合溶于含氯化锂(LiCl)的二甲基乙酰胺(DMAC)溶液.溶解后静置,脱泡,采用了L-S相转化法,以水为冷浸液制成超滤膜.(2)用二醋酸纤维素的DMAC和LiCl溶液制膜.成膜后,用一定浓度的酸或碱水解得到再生纤维素膜(以下称CA水解膜).1.2.2性能试验在0.1MPa下用纯水测定水通量,用0.1%的牛血清白蛋白或0.05%的r-球蛋白测定膜的截留率.1.2.3ca水解膜ca-ca-tRC膜:水通量19~30mL/(cm2·h),对r-球蛋白的截留率为70%~94%.CA水解膜:水通量18~58mL/(cm2·h),对牛血清白蛋白的截留率为68%~95%.1.3膜的通量衰减系数和纯水通量测试以酱油、药酒和牛奶为料液,用杯式超滤器对再生纤维素膜进行恒压超滤一定时间,用去离子水清洗膜,再测试膜的纯水通量.用水通量衰减系数m来比较膜的耐污染性.m值越小,表示膜的耐污染性越好.水通量衰减系数m定义为:m=(J0-J1)/J0×100%式中J0——超滤料液前膜的纯水通量,mL/(cm2·h);J1——超滤料液后膜的纯水通量,mL/(cm2·h).2结果和讨论2.1添加剂对r-球形截留的影响选用浆板和进口脱脂棉为原料,用聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮做添加剂,原料和添加剂的质量比为1∶1,结果见表1.从表1结果可知,进口脱脂棉和浆板混用,用PEG和PVP可以制得水通量适中,对r-球蛋白截留率较高的RC膜.2.2膜的水通量衰减系数随时间的变化情况下,其膜的超滤作用效果好,与其他膜的比较,见表4我们用RC膜和CA水解膜分别进行了5h超滤酱油的实验,酱油通量随时间的变化情况见图1.在超滤酱油的实验中,在超滤1、3h和5h分别考察了膜的纯水通量和水通量衰减系数的变化情况,并和PAN膜、PS膜与SPS膜进行了比较,结果见表2.从表2数据可以看出,RC膜和CA水解膜在超滤酱油后的纯水通量的恢复都比较好,特别是CA水解膜,纯水通量高,超滤3h和5h的m值低于其它膜,膜的表面干净,吸附很小,优于其它膜,对酱油的耐污染性很好.还考察了不同水解时间CA膜对超滤酱油的水通量衰减系数的影响.结果见表3.超滤时间:2h(0.2MPa).除水解120min的膜的水通量有所降低,其余膜的纯水通量都恢复得很好.2.3膜的通量衰减试验国公酒含有蜂蜜等糖类和其它一些蛋白质类物质,用膜进行超滤时对膜的污染能力较强,我们在0.1MPa压力下对国公酒超滤90min,考察膜的通量衰减情况,结果见图2.和其它膜比较,CA水解膜和RC膜不仅药酒通量高,而且纯水通量也很高,这从超滤药酒90min的药酒通量变化情况和90min后的水通量衰减系数可以看出,见表4.从图2可以看出,聚砜膜、聚丙烯腈膜以及磺化聚砜膜的药酒通量开始运行就比较低,药酒一接触膜就很快使膜产生了污染.2.4膜的水通量和水通量衰减系数用市售鲜牛奶进行了不同膜的超滤实验.超滤时间为1h,压力为0.2MPa,不同膜的水通量和水通量衰减系数见表5.从表5m值的结果可见,RC膜最小,CA水解膜次之,PS膜最大.RC膜和CA水解膜对牛奶的耐污染性优于PS膜和PAN膜.3再生纤维素膜与成膜后改性再生纤维素膜由于具有良好的亲水性,因此具有较好的耐