聚乳酸分离膜制备及性能研究

发布时间：2020-08-26 13:39

【摘要】：随膜分离技术应用领域不断拓展,对膜材料要求越来越高。目前,商品化膜材料主要为聚砜类、聚酰胺类、聚酯类及含氟聚合物类,这些聚合物膜材料在使用废弃后如不能回收与再利用,会造成环境污染和资源浪费。可降解性聚乳酸(PLA)凭借其加工成型性良好、可塑性强、生物相容性良好等特点而引起广泛关注。本研究以PLA为成膜聚合物,采用非溶剂致相分离法(NIPS)制备了二氧化硅(Si02)/PLA杂化平板膜,进而,以纤维编织管为增强体,制备了编织管增强型PLA中空纤维膜。以PLA为成膜聚合物,亲水纳米SiO2为添加剂,采用NIPS法制备了Si02/PLA杂化平板膜,探讨了纳米Si02对杂化膜结构与性能的影响。结果表明,随纳米Si02含量增加,横截面指状孔尺寸、表面膜孔径及孔隙率先增大后减小;纳米Si02的加入提高了杂化膜结晶度和热稳定性;添加适量纳米Si02,可有效改善杂化膜力学性能;随纳米Si02含量增加,杂化膜纯水通量先增大后减小,最大为847.5 L.m-2.h-1,牛血清蛋白(BSA)截留率先减小后变大,最大为95%;杂化膜亲水性及抗污染性能明显改善,水接触角由83.7°减小为25.6°,通量恢复率为由52.6%提高到91%。分别以PLA纤维和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET纤维)编织管为增强体,PLA为表面分离层,不同分子量聚乙二醇(PEG)为致孔剂,制备了同质(PLA纤维)和异质(PET纤维)编织管增强型PLA中空纤维膜。结果表明,随PEG分子量增加,同质编织管增强型PLA中空纤维膜外表面趋于致密;随PEG分子量增加,纯水通量先增大后减小,最大为135.8 L·m-2·h-1,BSA截留率先增至一定值后基本保持稳定,最大为96.1%;膜亲水性及抗污染性能得到改善,通量恢复率由30%提高到77.2%;同质编织管增强型PLA中空纤维膜具有优异的力学性能,拉伸断裂强度约为15 MPa,爆破强度约为0.6 MPa。与异质编织管增强型PLA中空纤维膜相比,同质编织管增强型PLA中空纤维膜不仅具有突出的轴向抗张性能,而且分离层与增强体之间具有良好的界面结合,避免了异质编织管增强型PLA中空纤维膜在使用过程中界面滑脱或分离现象的发生。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ051.893
【图文】：

图１－２非溶剂致相分离法膜固化过程示意图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ邋ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｂｙ邋ＮＩＰＳ邋ｍｅｔｈｏ致相分罔法（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ邋ｉｎｄｕｃｅｄｐｈａｓｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎ，ＴＩＰＳ）最早由邋Ａ．邋Ｊ．邋Ｃ一

通量大的聚合物中空纤维膜为基膜，通过一个内径略大于基膜外径的喷丝孔，将逡逑铸膜液均匀的刮涂在基膜表面，然后共同浸入非溶剂凝固浴中固化成型形成分离逡逑层，即得到双层复合中空纤维膜（如图１－３所示）。根据基膜与分离层材质差异，逡逑可以分为同妨增强型（Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ－ｒｅｉｎｆｏｒｅｅｄ）和异质增强型（Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ－逡逑ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ）中空纤维膜。逡逑＿＿逡逑（ａ）横截面（ｘ６０）逦（ｂ）横截面局部放大（ｘ３００）逡逑图１－３双层复合中空纤维膜横截面形貌逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３邋Ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ邋ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ邋ｏｆ邋ｄｕａｌ－ｌａｙｅｒ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ邋ｈｏｌｌｏｗ邋ｆｉｂｅｒ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ逡逑刘建立等［６１１以ＴＩＰＳ法制备的ＰＰ等中空纤维膜为基膜，对基膜进行润湿处逡逑理，将聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）铸膜液均匀涂覆在基膜表面，固化后得到增强型ＰＶＤＦ逡逑８逡逑

后对膜表面拍照并测定接触角大小，每组样品测５次并取平均值。逡逑２．２．９渗透性能逡逑在室温下，用实验室自制水通量仪（图２－１）在０．１邋ＭＰａ压力下测定膜纯水逡逑通量（ＰＷＦ）。预压２０ｍｈｉ后，测量一定时间内透过单位膜面积的纯水体积，纯逡逑水通量计算公式（２－３）如下：逡逑Ｊ邋＝邋—逦（２－３）逡逑Ａｔ逡逑式中，■／为纯水通量，（ＬｗＭｒ１）；邋ｄ为膜有效面积，（ｍ２）；（为测试时间，（ｈ）；逡逑Ｆ为？时间内透过水体积，（Ｌ）。逡逑逦邋逦Ｍ逦逡逑Ｖａｌｖｅ逡逑Ｖ逦／逡逑Ｆｅｅｄ邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ逡逑Ｑ逡逑Ｗ邋Ｆｌａｔ邋ｓｈｅｅｔ邋ｍｏｕｌｄ逡逑——；逡逑Ｌ逦＾邋Ｍａｎｏｍｅｔｅｒ逦、逦－逡逑Ｐｕｍｐ逦Ｐｅｒｍｅａｔｅ逡逑图２－１平板膜渗透通量测试示意图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｐｅｒｍｅａｔｅ邋ｆｌｕｘ邋ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ邋ｆｏｒ邋ｓｈｅｅｔ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ逡逑２０逡逑

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本文编号：2805242