不同结构聚砜超滤膜对聚乙二醇的过滤性能研究
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过 滤单 元． １ ． ２ 聚砜 超滤 膜的 制备
超滤膜而言， 其过滤 的主要是其他分离技术难 以完
成 的胶状 悬 浮液 ， 大 分 子 在 溶 剂 中形 态 的复 杂 性 造 成 了超 滤膜 截 留性 能 的不 确 定 性 ， 线 性 高 分 子 如 聚 乙二醇 的截 留率 往 往低 于相 同分 子量 的球型 蛋 白高 分 子叫．
将 １ ８ 聚砜分 别溶 于 Ｄ ＭＦ、 Ｄ ＭＡｃ 、 ＮＭＰ的 ３
本工作采用 了最常使用的超滤膜过滤性能测试
体系一 聚 乙二 醇 （ Ｐ Ｅ Ｇ） 水溶液进行研究 ， 通 过 动 态 激 光 光散 射 （ ＤＬ Ｓ ） 对其形态进行了表征． 以 ＤＭＦ、 Ｄ ＭＡｃ 、 ＮＭＰ为溶 剂 ， 水为 非溶 剂 ， 制 备 了不 同结 构
文 献标 志码 ：Ａ
文章 编号 ：１ ０ ０ ７ — ８ ９ ２ ４ （ ２ Ｏ １ ３ ） Ｏ ５ — ０ ０ ４ ３ － ０ ５ 到 了一些 对分 析 聚砜 超 滤膜性 能参 数有 指导 意义 的
结论 ．
聚砜 是一 种性 能 优 良的高 聚 物 ， 耐 水解 ， 很适 合 在工 业上 应用 于膜 材 料 的开发 与应 用 ． 目前 ， 过 滤领 域 主要 在 两大 方 向使 用聚砜 材 料［ １ ｑ Ｊ ， 一个 是超 滤 膜 方 向Ｅ ４ ］ ， 另 一个 是 做 复 合 纳 滤 和反 渗透 膜 的支 撑 基 膜［ ５ ］ ． 虽 然 这两 种 聚 砜 膜 的制 备 工 艺 都 是 采 用 非 溶
斓 ２ ０ ０
委１ Ａｅ
ＮＭＰ
图 ２ 不 同溶 剂 制 备 的聚 砜 超 滤 膜 的纯 水 通 量
Ｆｉ ｇ ． ２ Ｆｌ ｕ ｘ ｅ ｓ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ＰＳ Ｆ ｍｅ ｍｂ ｒ ａ ｎ ｅ ｓ
从 图 ２中我 们可 以看 到 ３ 种 不 同溶剂 制备 的聚 砜 超 滤膜 纯水 通 量 的区 别． 其 中 ＤＭＦ的 通量 最 高 ，
严 昊 ， 徐 建 ， 潘 国元 ，张 杨 ， 郭 敏 ， 张龙贵 ，苗小培 ， 刘轶群
（ 中国石油 化工 股 份有 限公 司 北京 化 工研究 院 材料 科 学研究 所 ， 北京 １ ０ ０ ０ １ ３ ）
摘 要 ：以 Ｎ， Ｎ一 二 甲基 甲酰 胺 （ Ｄ ＭＦ ） 、 Ｎ， Ｎ 一二 甲基 乙酰 胺 （ ＤＭＡｃ ） 、 Ｎ 一甲基 吡 咯 烷 酮
ｎ ｍ， 这个数据与文献报道的使用小角中子散射方法 （ Ｓ ＡＮＳ ） 测量 的 Ｐ Ｅ Ｇ 流 体 力 学 直 径 相 当， 其 中
２ ０ ０ ０ ０ 和 ２ ０ ０ ０ ０ ０分子 量 Ｐ Ｅ Ｇ在 ６ ０℃ 时 的流体 力 学直 径分别 是 ９ ． ２ ｎ ｍ和 ４ ０ ｎ ｍ［ 钆 ］ ．
（ ＮＭＰ ） 为 溶剂 ， 水 为 非溶剂 ， 制 备 了不 同结 构的 聚砜超 滤 膜 ， 并考察 其 对超 滤 膜过 滤性 能 测试 体 系一聚 乙二 醇 水溶 液 的过 滤性 能． 发现 纯水通 量主 要是 由超 滤膜表 面的孔 结构 所决 定 ， 孔 径 越 大通量越 高 ； 聚 乙二 醇 水溶 液的 过滤 性能 由膜 表 面的孔 结构 和截 面结 构所 决定 ， 膜表 面 的孔
～
区别 ． 而Ｄ ＭＦ超滤 膜表 面 的孔 直径 最 大 ， 其 纯水 通 量也是 三者 中最 大 的 ， 说 明对 超 滤 膜 纯 水 通 量影 响 最 大 的结构 因素是表 面孔 结构 ．
５ ０ｏ ４ ０ ０
１ ， 其 数值 越低 说 明分 子 链 形 态 越 接 近 球 型线 团 ，
种溶剂 中， 完全溶解 后静置 ７ ２ ｈ ， 并用真空烘箱脱 泡１ ５ ｍｉ ｎ ， 之后使用平板膜刮膜机在无纺布上连续 刮涂厚 度为 ２ ５ ０ ｍ 的高分 子溶 液 ， 并 立 即浸 入
２ Ｏ℃的水 浴 中成 膜 ．
１ ． ３ 纯水 通量和 Ｐ Ｅ Ｇ截 留 率测试
的聚砜超滤膜 ， 分别考察其对 Ｐ Ｅ Ｇ水溶液 的过滤性 能． 根 据 实验 结果 探 讨 了不 同溶 剂 对 聚砜 超 滤 膜结 构和性能的影响 ， 并对实验数据进行了理论模拟， 得
在 很 多研究 超 滤膜 的报 道 中都使 用 了 以高分 子 物 理原 理 估 算 分 子 链 流 体 力 学 直 径 的 方 法 ， ｄ一 （ Ｍｗ ） ， 其 中 ｄ为 分 子 链 流 体 力 学 直 径 ， 为 常数， Ｍｗ为分 子量 ， 单 位为 道尔 顿 ， 指数 的范 围为 ０ ． ３ ３
表 １ ＤＬ Ｓ测 量 不 同分子 量 Ｐ Ｅ Ｇ 水溶液 的流 体 力学尺 寸
Ｔａ ｂ ｌ ｅ １ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｄ ｉ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ＰＥＧ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ｂ ｙ ＤＩ Ｓ
～ ●■■■
～●Ｉ
ＤＭＦ
数 值 越 大 说 明 分 子 链 形 态 越 接 近 一 维 棒 状 结 构［ １ ］ ． 在 这 里 我 们 选 用 口为 ０ ． ０ ９进 行 了 计 算 ， ４ ０ ０ ０ ０ 和１ ０ ０ ０ ０ ０分 子量 Ｐ Ｅ Ｇ 的指 数 分 别 为０ ． ４ ５
有 着最 直接 的影 响．
由 ＤＭＦ溶 剂 制备 的超 滤 膜 的截 面 主要 是 由海 绵状 孔 结构 组成 ， 接 近 表 面部 分 的海 绵 孔 洞 直 径 为 １ ０ ０ ￣２ ０ ０ ｎ ｍ． 从 最终 的 纯 水通 量 数 据 可 以看 出 ， 海 绵 状 结构 对通 量 的影 响 与指状 孔 结构 相 比没有 明显
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第３ ３卷
第 ５期
膜
科
学
与 技
术
Ｖｏ １ ． ３ ３ Ｎｏ ． ５
Ｏｃ ｔ ．２ ０ １ ３
２ ０ １ ３ 年 １ Ｏ月
Ｍ ＥＭ Ｂ ＲＡＮＥ Ｓ ＣＩ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨ ＮＯＬＯＧＹ
不 同 结 构 聚 砜 超 滤 膜 对 聚 乙二 醇 的 过滤 性 能研 究
的信 号 ， 所 以在 实验 中我 们使 用 了 １ ｇ ／ Ｉ 的浓度 ， 即 使 是 这个浓 度 也远 低 于 Ｐ Ｅ Ｇ 分子 链 段 相 互 缠 绕 的 浓度 ， 不会 影响 测量 Ｐ Ｅ Ｇ在稀 溶液 中的流体 力学半
径数 据 的可靠 性．
从表 １中我 们 可 知 ４ ０ ０ ０ ０和 １ ０ ０ ０ ０ ０分 子 量 Ｐ Ｅ Ｇ常 温 的流体力 学 直径 分 别是 １ １ ． １ ｎ ｍ和 ３ ７ ． ６
１ 试 验 部 分
１ ． １ 试验 材料 与仪 器
聚砜 ： Ｓ ｏ ｌ ｖ ａ ｙ Ｕｄ ｅ ｌ ３ ７ ０ Ｏ ； Ｐ Ｅ Ｇ １ ０ ０ ０ ０ ０ ： Ａ １ ｆ ａ Ａｅ ｓ ａ ｒ ，
Ｍ ｗ一 １ ０ ０ ０ ０ ０； Ｐ ＥＧ４ ０ ０ ０ ０： Ａ１ ｆ ａ Ａｅ ｓ ａ ｒ ， Ｍ ｗ＝ ４ ０ ０ ０ ０ ； Ｆ、
Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｌ ｉ ｕ ｙ ｑ ． ｂ ｊ ｈ ｙ ＠ｓ ｉ ｎ ｏ ｐ ｅ ｃ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
第 ５期
严
昊等 ： 不 同结构聚砜超滤膜对 聚乙二醇 的过滤性 能研 究
的速度降低 ， 但少量 的非溶剂依然可 以使铸膜液持
续进 行 相 分 离 ， 从 而 形 成 海 绵 状 结 构．ＮＭＰ 和 Ｄ ＭＡｃ ／ 聚砜 体 系热 力学 相对 稳 定 ， 少 量 的非 溶 剂 不 足 以产 生相 分 离 ， 皮 层 内部 的铸 膜 液 逐 渐 分 成 稀 相 和浓 相 ， 其 中稀 相逐 步 扩张 后形 成指 状孑 Ｌ ， 而浓相 逐
Ｐ Ｅ Ｇ， ３ 种超滤膜都有 较好 的过滤性能 ， 其中 Ｄ ＭＦ 为９ ６ ． ６ ％， ＮＭＰ为 ９ ５ ． ５ ， 都 大于 ９ ０ ％的 标 准线 ．
Ｄ ＭＡｃ的截 留率最 低 ， 为８ ４ ． ６ ． 而对 于 ４ ０ ０ ０ ０分 子量 的 Ｐ Ｅ Ｇ， 虽 然 ３种超 滤膜 都无 法 进 行 有效 的过 滤， 但是 表 面孔 径 小 的超 滤 膜 有 更 好 的过 滤 效 果 ， 其 中Ｄ ＭＦ为 １ ５ ． ３ ， Ｄ ＭＡｃ为 １ ５ ． ９ ， ＮＭＰ为
为４ ３ ７ Ｌ ／ （ ｍ２・ｈ ） ； Ｄ ＭＡｃ次 之 ， 为 ３ ８ ３ Ｌ ／ （ ｍ ・
２ ． ４ 聚 砜超 滤膜 的 Ｐ Ｅ Ｇ溶液截 留率性 能研 究 从图 ３中可 以 看 出对 于 １ ０ ０ ０ ０ ０分 子 量 的
ｈ ） ； ＮＭＰ的最 低 ， 为２ ８ ４ Ｌ ／ （ ｍ。・ ｈ ） ． 在２ ． １ 章 中我 们测量 了聚 砜 超 滤 膜 表 面 孔 的 直 径 尺 寸 ， 其 中
步浓缩形成密度相对较大的海绵状结构． ２ ． ２ Ｐ Ｅ Ｇ在 稀 溶 液状态 下 的形 态特 征
我们 使 用 了动 态 激 光 光 散 射 分 析 了 Ｐ Ｅ Ｇ 在 稀 溶 液状 态下 的 流体 力 学 半 径 ． 由 于测 定 膜 截 留率 的 Ｐ Ｅ Ｇ浓度 ０ ． １ ｇ ／ Ｌ过 低 ， Ｄ Ｌ Ｓ设 备 无法 分 辨 出有 效
径越小、 截 面是 海绵 结构 的超 滤膜 的截 留率 越 高． 并 且通过 理论 模拟 与动 态激 光 光散 射 的数据 比较 ， 发现 聚 乙二 醇 的分子 链在 经过 超 滤膜 时形 态发 生 了明显 变化． 关 键词 ：聚砜 ；超 滤膜 ； 通量 ； 截 留率
中图分 类号 ：ＴＱ Ｏ ２ ８ ． ８
和０ ． ５ ２ ， 这说 明 ４ Ｏ ０ ０ ０和 １ ０ ０ ０ ０分 子 量 的 Ｐ Ｅ Ｇ 形 态 均为球 型 线 团状 ， 但是 １ ０ ０ ０ ０ ０分 子量 的 Ｐ Ｅ Ｇ 相 比而言形 态 上更 加 细长 ． ２ ． ３ 聚 砜超 滤 膜 的纯水 通 量
３ ０ ０
的是其表面结构和界 面聚合 的匹配性 ， 其本身截 留
率 和通 量性 能对 最 终 复 合 膜 的性 能 影 响 较 小． 对 于
激 光光 散射 仪 ， ５ ３ ２ ｎ ｍ 固体激 光 光 源 ， Ｂ Ｉ — ＡＰ Ｄ 检测 器； 日本 日立 公 司 的场 发 射 扫 描 电镜 ８ － ４ ８ ０ ０ ； 国产 Ｄ ＫＮ 一 ４ ０型 平板 刮 膜 机 ； 美 国 Ａｍｉ ｃ ｏ ｎ ８ ２ ０ ０死 端 式
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ２ — １ ７
将制 备 好 的聚砜超 滤膜 放 置于死 端式 过滤 单元
中测试纯水通量和截留率． 首先将超滤膜在０ ． ２ ＭＰ ａ
第一作者 简介 ： 严
￣ ： （ １ ９ ８ ４ 一 ） ， 男， 安徽 人 ， 博士， 工 程师 ， 主要研 究方 向为聚砜 超 滤膜 和静 电纺 丝方 向．＊通 讯作 者 ，
３ ０ ．２ ．
Ｄ ＭＡ ｃ 和Ｎ ＭＰ所制备超滤膜 的孔径 之 比为 １ ． ３ ７ ， 与各 自的纯 水 通 量 之 比 １ ． ３ ５很 接 近 ， 而 ＤＭＡｃ和
ＮＭＰ的聚 砜 超 滤 膜 具 有 相 类 似 的指 状 孔 截 面 结 构， 这 说 明 了超 滤膜 表 面 的 孔 径 大小 对其 纯水 通 量
剂浸泡 的相转化法 ， 但 是其对结构 和性能 的要求却 不尽相同． 其中超滤膜的研究方 向主要是截 留率与
通 量 的调 控 ， 和抗 污染 性能 的 提高 ． 而基 膜 主要研 究
Ｄ ＭＡ ｃ 、 ＮＩ 均选 自北京化学试 剂厂 ， 分析纯． 美国 Ｂ ｒ ｏ ｏ ｋ ｈ ａ ｖ ｅ ｎ公 司 的 Ｂ Ｉ － ２ ０ ０ Ｓ Ｍ 型 动 静 态
超滤膜而言， 其过滤 的主要是其他分离技术难 以完
成 的胶状 悬 浮液 ， 大 分 子 在 溶 剂 中形 态 的复 杂 性 造 成 了超 滤膜 截 留性 能 的不 确 定 性 ， 线 性 高 分 子 如 聚 乙二醇 的截 留率 往 往低 于相 同分 子量 的球型 蛋 白高 分 子叫．
将 １ ８ 聚砜分 别溶 于 Ｄ ＭＦ、 Ｄ ＭＡｃ 、 ＮＭＰ的 ３
本工作采用 了最常使用的超滤膜过滤性能测试
体系一 聚 乙二 醇 （ Ｐ Ｅ Ｇ） 水溶液进行研究 ， 通 过 动 态 激 光 光散 射 （ ＤＬ Ｓ ） 对其形态进行了表征． 以 ＤＭＦ、 Ｄ ＭＡｃ 、 ＮＭＰ为溶 剂 ， 水为 非溶 剂 ， 制 备 了不 同结 构
文 献标 志码 ：Ａ
文章 编号 ：１ ０ ０ ７ — ８ ９ ２ ４ （ ２ Ｏ １ ３ ） Ｏ ５ — ０ ０ ４ ３ － ０ ５ 到 了一些 对分 析 聚砜 超 滤膜性 能参 数有 指导 意义 的
结论 ．
聚砜 是一 种性 能 优 良的高 聚 物 ， 耐 水解 ， 很适 合 在工 业上 应用 于膜 材 料 的开发 与应 用 ． 目前 ， 过 滤领 域 主要 在 两大 方 向使 用聚砜 材 料［ １ ｑ Ｊ ， 一个 是超 滤 膜 方 向Ｅ ４ ］ ， 另 一个 是 做 复 合 纳 滤 和反 渗透 膜 的支 撑 基 膜［ ５ ］ ． 虽 然 这两 种 聚 砜 膜 的制 备 工 艺 都 是 采 用 非 溶
斓 ２ ０ ０
委１ Ａｅ
ＮＭＰ
图 ２ 不 同溶 剂 制 备 的聚 砜 超 滤 膜 的纯 水 通 量
Ｆｉ ｇ ． ２ Ｆｌ ｕ ｘ ｅ ｓ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ＰＳ Ｆ ｍｅ ｍｂ ｒ ａ ｎ ｅ ｓ
从 图 ２中我 们可 以看 到 ３ 种 不 同溶剂 制备 的聚 砜 超 滤膜 纯水 通 量 的区 别． 其 中 ＤＭＦ的 通量 最 高 ，
严 昊 ， 徐 建 ， 潘 国元 ，张 杨 ， 郭 敏 ， 张龙贵 ，苗小培 ， 刘轶群
（ 中国石油 化工 股 份有 限公 司 北京 化 工研究 院 材料 科 学研究 所 ， 北京 １ ０ ０ ０ １ ３ ）
摘 要 ：以 Ｎ， Ｎ一 二 甲基 甲酰 胺 （ Ｄ ＭＦ ） 、 Ｎ， Ｎ 一二 甲基 乙酰 胺 （ ＤＭＡｃ ） 、 Ｎ 一甲基 吡 咯 烷 酮
ｎ ｍ， 这个数据与文献报道的使用小角中子散射方法 （ Ｓ ＡＮＳ ） 测量 的 Ｐ Ｅ Ｇ 流 体 力 学 直 径 相 当， 其 中
２ ０ ０ ０ ０ 和 ２ ０ ０ ０ ０ ０分子 量 Ｐ Ｅ Ｇ在 ６ ０℃ 时 的流体 力 学直 径分别 是 ９ ． ２ ｎ ｍ和 ４ ０ ｎ ｍ［ 钆 ］ ．
（ ＮＭＰ ） 为 溶剂 ， 水 为 非溶剂 ， 制 备 了不 同结 构的 聚砜超 滤 膜 ， 并考察 其 对超 滤 膜过 滤性 能 测试 体 系一聚 乙二 醇 水溶 液 的过 滤性 能． 发现 纯水通 量主 要是 由超 滤膜表 面的孔 结构 所决 定 ， 孔 径 越 大通量越 高 ； 聚 乙二 醇 水溶 液的 过滤 性能 由膜 表 面的孔 结构 和截 面结 构所 决定 ， 膜表 面 的孔
～
区别 ． 而Ｄ ＭＦ超滤 膜表 面 的孔 直径 最 大 ， 其 纯水 通 量也是 三者 中最 大 的 ， 说 明对 超 滤 膜 纯 水 通 量影 响 最 大 的结构 因素是表 面孔 结构 ．
５ ０ｏ ４ ０ ０
１ ， 其 数值 越低 说 明分 子 链 形 态 越 接 近 球 型线 团 ，
种溶剂 中， 完全溶解 后静置 ７ ２ ｈ ， 并用真空烘箱脱 泡１ ５ ｍｉ ｎ ， 之后使用平板膜刮膜机在无纺布上连续 刮涂厚 度为 ２ ５ ０ ｍ 的高分 子溶 液 ， 并 立 即浸 入
２ Ｏ℃的水 浴 中成 膜 ．
１ ． ３ 纯水 通量和 Ｐ Ｅ Ｇ截 留 率测试
的聚砜超滤膜 ， 分别考察其对 Ｐ Ｅ Ｇ水溶液 的过滤性 能． 根 据 实验 结果 探 讨 了不 同溶 剂 对 聚砜 超 滤 膜结 构和性能的影响 ， 并对实验数据进行了理论模拟， 得
在 很 多研究 超 滤膜 的报 道 中都使 用 了 以高分 子 物 理原 理 估 算 分 子 链 流 体 力 学 直 径 的 方 法 ， ｄ一 （ Ｍｗ ） ， 其 中 ｄ为 分 子 链 流 体 力 学 直 径 ， 为 常数， Ｍｗ为分 子量 ， 单 位为 道尔 顿 ， 指数 的范 围为 ０ ． ３ ３
表 １ ＤＬ Ｓ测 量 不 同分子 量 Ｐ Ｅ Ｇ 水溶液 的流 体 力学尺 寸
Ｔａ ｂ ｌ ｅ １ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｄ ｉ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ＰＥＧ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ｂ ｙ ＤＩ Ｓ
～ ●■■■
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ＤＭＦ
数 值 越 大 说 明 分 子 链 形 态 越 接 近 一 维 棒 状 结 构［ １ ］ ． 在 这 里 我 们 选 用 口为 ０ ． ０ ９进 行 了 计 算 ， ４ ０ ０ ０ ０ 和１ ０ ０ ０ ０ ０分 子量 Ｐ Ｅ Ｇ 的指 数 分 别 为０ ． ４ ５
有 着最 直接 的影 响．
由 ＤＭＦ溶 剂 制备 的超 滤 膜 的截 面 主要 是 由海 绵状 孔 结构 组成 ， 接 近 表 面部 分 的海 绵 孔 洞 直 径 为 １ ０ ０ ￣２ ０ ０ ｎ ｍ． 从 最终 的 纯 水通 量 数 据 可 以看 出 ， 海 绵 状 结构 对通 量 的影 响 与指状 孔 结构 相 比没有 明显
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第３ ３卷
第 ５期
膜
科
学
与 技
术
Ｖｏ １ ． ３ ３ Ｎｏ ． ５
Ｏｃ ｔ ．２ ０ １ ３
２ ０ １ ３ 年 １ Ｏ月
Ｍ ＥＭ Ｂ ＲＡＮＥ Ｓ ＣＩ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨ ＮＯＬＯＧＹ
不 同 结 构 聚 砜 超 滤 膜 对 聚 乙二 醇 的 过滤 性 能研 究
的信 号 ， 所 以在 实验 中我 们使 用 了 １ ｇ ／ Ｉ 的浓度 ， 即 使 是 这个浓 度 也远 低 于 Ｐ Ｅ Ｇ 分子 链 段 相 互 缠 绕 的 浓度 ， 不会 影响 测量 Ｐ Ｅ Ｇ在稀 溶液 中的流体 力学半
径数 据 的可靠 性．
从表 １中我 们 可 知 ４ ０ ０ ０ ０和 １ ０ ０ ０ ０ ０分 子 量 Ｐ Ｅ Ｇ常 温 的流体力 学 直径 分 别是 １ １ ． １ ｎ ｍ和 ３ ７ ． ６
１ 试 验 部 分
１ ． １ 试验 材料 与仪 器
聚砜 ： Ｓ ｏ ｌ ｖ ａ ｙ Ｕｄ ｅ ｌ ３ ７ ０ Ｏ ； Ｐ Ｅ Ｇ １ ０ ０ ０ ０ ０ ： Ａ １ ｆ ａ Ａｅ ｓ ａ ｒ ，
Ｍ ｗ一 １ ０ ０ ０ ０ ０； Ｐ ＥＧ４ ０ ０ ０ ０： Ａ１ ｆ ａ Ａｅ ｓ ａ ｒ ， Ｍ ｗ＝ ４ ０ ０ ０ ０ ； Ｆ、
Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｌ ｉ ｕ ｙ ｑ ． ｂ ｊ ｈ ｙ ＠ｓ ｉ ｎ ｏ ｐ ｅ ｃ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
第 ５期
严
昊等 ： 不 同结构聚砜超滤膜对 聚乙二醇 的过滤性 能研 究
的速度降低 ， 但少量 的非溶剂依然可 以使铸膜液持
续进 行 相 分 离 ， 从 而 形 成 海 绵 状 结 构．ＮＭＰ 和 Ｄ ＭＡｃ ／ 聚砜 体 系热 力学 相对 稳 定 ， 少 量 的非 溶 剂 不 足 以产 生相 分 离 ， 皮 层 内部 的铸 膜 液 逐 渐 分 成 稀 相 和浓 相 ， 其 中稀 相逐 步 扩张 后形 成指 状孑 Ｌ ， 而浓相 逐
Ｐ Ｅ Ｇ， ３ 种超滤膜都有 较好 的过滤性能 ， 其中 Ｄ ＭＦ 为９ ６ ． ６ ％， ＮＭＰ为 ９ ５ ． ５ ， 都 大于 ９ ０ ％的 标 准线 ．
Ｄ ＭＡｃ的截 留率最 低 ， 为８ ４ ． ６ ． 而对 于 ４ ０ ０ ０ ０分 子量 的 Ｐ Ｅ Ｇ， 虽 然 ３种超 滤膜 都无 法 进 行 有效 的过 滤， 但是 表 面孔 径 小 的超 滤 膜 有 更 好 的过 滤 效 果 ， 其 中Ｄ ＭＦ为 １ ５ ． ３ ， Ｄ ＭＡｃ为 １ ５ ． ９ ， ＮＭＰ为
为４ ３ ７ Ｌ ／ （ ｍ２・ｈ ） ； Ｄ ＭＡｃ次 之 ， 为 ３ ８ ３ Ｌ ／ （ ｍ ・
２ ． ４ 聚 砜超 滤膜 的 Ｐ Ｅ Ｇ溶液截 留率性 能研 究 从图 ３中可 以 看 出对 于 １ ０ ０ ０ ０ ０分 子 量 的
ｈ ） ； ＮＭＰ的最 低 ， 为２ ８ ４ Ｌ ／ （ ｍ。・ ｈ ） ． 在２ ． １ 章 中我 们测量 了聚 砜 超 滤 膜 表 面 孔 的 直 径 尺 寸 ， 其 中
步浓缩形成密度相对较大的海绵状结构． ２ ． ２ Ｐ Ｅ Ｇ在 稀 溶 液状态 下 的形 态特 征
我们 使 用 了动 态 激 光 光 散 射 分 析 了 Ｐ Ｅ Ｇ 在 稀 溶 液状 态下 的 流体 力 学 半 径 ． 由 于测 定 膜 截 留率 的 Ｐ Ｅ Ｇ浓度 ０ ． １ ｇ ／ Ｌ过 低 ， Ｄ Ｌ Ｓ设 备 无法 分 辨 出有 效
径越小、 截 面是 海绵 结构 的超 滤膜 的截 留率 越 高． 并 且通过 理论 模拟 与动 态激 光 光散 射 的数据 比较 ， 发现 聚 乙二 醇 的分子 链在 经过 超 滤膜 时形 态发 生 了明显 变化． 关 键词 ：聚砜 ；超 滤膜 ； 通量 ； 截 留率
中图分 类号 ：ＴＱ Ｏ ２ ８ ． ８
和０ ． ５ ２ ， 这说 明 ４ Ｏ ０ ０ ０和 １ ０ ０ ０ ０分 子 量 的 Ｐ Ｅ Ｇ 形 态 均为球 型 线 团状 ， 但是 １ ０ ０ ０ ０ ０分 子量 的 Ｐ Ｅ Ｇ 相 比而言形 态 上更 加 细长 ． ２ ． ３ 聚 砜超 滤 膜 的纯水 通 量
３ ０ ０
的是其表面结构和界 面聚合 的匹配性 ， 其本身截 留
率 和通 量性 能对 最 终 复 合 膜 的性 能 影 响 较 小． 对 于
激 光光 散射 仪 ， ５ ３ ２ ｎ ｍ 固体激 光 光 源 ， Ｂ Ｉ — ＡＰ Ｄ 检测 器； 日本 日立 公 司 的场 发 射 扫 描 电镜 ８ － ４ ８ ０ ０ ； 国产 Ｄ ＫＮ 一 ４ ０型 平板 刮 膜 机 ； 美 国 Ａｍｉ ｃ ｏ ｎ ８ ２ ０ ０死 端 式
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ２ — １ ７
将制 备 好 的聚砜超 滤膜 放 置于死 端式 过滤 单元
中测试纯水通量和截留率． 首先将超滤膜在０ ． ２ ＭＰ ａ
第一作者 简介 ： 严
￣ ： （ １ ９ ８ ４ 一 ） ， 男， 安徽 人 ， 博士， 工 程师 ， 主要研 究方 向为聚砜 超 滤膜 和静 电纺 丝方 向．＊通 讯作 者 ，
３ ０ ．２ ．
Ｄ ＭＡ ｃ 和Ｎ ＭＰ所制备超滤膜 的孔径 之 比为 １ ． ３ ７ ， 与各 自的纯 水 通 量 之 比 １ ． ３ ５很 接 近 ， 而 ＤＭＡｃ和
ＮＭＰ的聚 砜 超 滤 膜 具 有 相 类 似 的指 状 孔 截 面 结 构， 这 说 明 了超 滤膜 表 面 的 孔 径 大小 对其 纯水 通 量
剂浸泡 的相转化法 ， 但 是其对结构 和性能 的要求却 不尽相同． 其中超滤膜的研究方 向主要是截 留率与
通 量 的调 控 ， 和抗 污染 性能 的 提高 ． 而基 膜 主要研 究
Ｄ ＭＡ ｃ 、 ＮＩ 均选 自北京化学试 剂厂 ， 分析纯． 美国 Ｂ ｒ ｏ ｏ ｋ ｈ ａ ｖ ｅ ｎ公 司 的 Ｂ Ｉ － ２ ０ ０ Ｓ Ｍ 型 动 静 态