基于聚丙烯腈(PAN)静电纺纳米纤维的醋酸纤维素(CA)复合(精)

基于聚丙烯腈（PAN）静电纺纳米纤维的醋酸纤维素（CA）复合超滤/纳滤膜的结构与性能
静电纺丝纳米纤维膜与传统的多孔聚合物膜相比,具有孔隙率高、孔径分布均匀和孔连通性好等优点,非常适合做复合膜基膜。

本文制备了基于聚丙烯腈(PAN)静电纺纳米纤维的醋酸纤维素(CA)复合超滤/纳滤膜,并对CA/PAN复合超滤/纳滤膜的制备方法及性能进行了深入的研究。

以浓度为6%、8%、10%的PAN溶液为纺丝原液制备PAN静电纺丝纳米纤维膜,扫描电镜结果显示,PAN纳米纤维膜具有相互连通的多孔结构,孔隙率及纯水通量测量结果表明,三种PAN膜均具有较高孔隙率(>85%)和纯水通量(>920L/m~2h·psi),并且纯水通量随PAN
膜厚度的增大只有小幅度减小。

以PAN静电纺丝纳米纤维膜作为支撑,在其上采用溶胶-凝胶相转化法制备一层超薄的、亲水的CA功能分离层,探讨了预蒸发时间、凝固浴(水)温度、热处理时间等制膜工艺及CA浓度对复合超滤/纳滤膜成膜性能及过滤性能的影响。

将CA/PAN复合超滤膜(CA铸膜液浓度为5—15wt%)在油水乳液体系下进行超滤实验,发现随凝固浴温度上升,水通量下降,截留率上升;热处理时间越长,水通量越小,截留率越大;铸膜液中CA浓度越大,复合超滤膜越厚且致密,导致水通量减小而截留率上升。

其中,CA浓度为10%的CA/PAN复合超滤膜能保证较高的截留率(>99%)的前提下,表现出较高的水通量
(142L/m~2h)。

与CA平板超滤膜相比,CA/PAN复合超滤膜在保证相同或更高的
超滤截留率下,水通量比CA平板超滤膜高出5-10倍。

将CA/PAN复合纳滤膜(CA 铸膜液浓度20—25wt%)在0.05wt%的硫酸镁溶液体系下进行纳滤实验,发现预蒸发时间对膜的水通量存在极大值,截留率随着预蒸发时间的延长始终呈上升趋势,并趋于平衡;随凝固浴温度上升,复合纳滤膜水通量下降,截留率上升;随着热处理时间的延长,复合纳滤膜的通量下降,截留率上升;铸膜液中CA浓度越大,水通量减小而截留率上升;所制备的CA/PAN复合纳滤膜表面光滑平整,分离层厚度为3-5um左右,并且能表现出相对较好的过滤性能。

CA浓度为25%的CA/PAN复合
纳滤膜水通量为20.3L/m~2h,截留率为65.9%。

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