聚酰亞胺納濾膜制備與性能研究.pdf

1、納濾作為一種新型的膜分離過程，在諸多領域有著潛在的應用。但由于缺少能在有機溶劑中保持較高穩(wěn)定性且保持較優(yōu)分離性能的納濾膜，因此，在一些含有機溶劑的工業(yè)流程中納濾技術的應用仍十分有限。為此，開發(fā)能用于有機溶液體系的高性能納濾膜成為了近年來的研究熱點。
　　 本文通過兩步法制備聚酰亞胺(PI)納濾膜，即先合成前聚體聚酰胺酸(PAA)，經相轉化制膜后再交聯，最后得到PI納濾膜。實驗研究了前聚體PAA分子量和膜制備參數，如固含量、滯空時

2、間、浸沒時間、亞胺化進程等對膜性能的影響。首先將PI納濾膜制備工藝確定為:固含量13 wt％，滯空時間15s，浸沒時間60 min，熱亞胺化程序為200℃保溫2.5小時、250℃保溫2小時、300℃保溫2小時。進一步實驗表明前聚體PAA分子量對PI膜的結構與性能有較大的影響，隨PAA分子量增加，PI分子鏈段堆砌變緊密，膜表層變致密;膜的機械拉伸性能、熱穩(wěn)定性能提高;膜通量下降，截留率先上升后保持穩(wěn)定。當PAA的分子量在1.23×105

3、g/mol和2.44×105 g/mol之間時，PI納濾膜分離性能較優(yōu)，對固綠(MW808)水溶液的通量為7.8 L/m2h，截留率為93.8％。
　　 實驗還對制得PI膜的耐溶劑、耐高溫性能進行了系統(tǒng)研究。耐溶劑性能研究包括考察PI膜的純溶劑通量，以及膜在幾類常用溶劑中浸泡30天后的結構與性能的變化情況。耐高溫性能研究則是考察PI膜在高溫下對不同電荷、不同分子量染料的截留情況。此外，還考察了PI膜在高溫(80℃)有機溶劑中浸泡

4、5天后，其分離性能變化情況。結果表明，PI納濾膜在幾種有機溶劑如甲醇、丙酮、乙酸乙酯、正己烷、THF以及NMP中均有較好的穩(wěn)定性，并且在鹽酸溶液(pH=1)和堿液(pH=10)等極性環(huán)境中也具有較好的穩(wěn)定性，表面形貌和分離性能保持良好。PI膜在高溫下對幾種染料水溶液的通量提高2倍，而截留率幾乎不變。對正電荷染料的高溫截留率保持97％以上，對負電荷染料的高溫截留率保持90％以上。
　　 進一步實驗表明，PI納濾膜即使在高溫有機溶劑