课题基金 / 基金详情

亲水性聚砜毛细管膜的制备和应用研究

批准号:
22075004
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
彭跃莲
依托单位:
学科分类:
高分子功能材料化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
彭跃莲

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
管式膜因具有流道宽、不易堵塞、组件结构简单、膜装填面积较高等特点,是处理高黏度/高固含体系的最佳选择。内压操作的管式膜因为能提供高膜面流速,极大地减弱浓差极化和凝胶层污染,而具有越来越广泛的应用前景。针对现有内压管式膜不能反清洗的缺点,本申请提出采用干湿法纺丝制备自支撑的毛细管聚砜超滤膜,不仅可内压操作,还能反清洗。膜管直径2~5mm,切割分子量5~7万,应用于水处理领域。为了提高膜的耐污染性,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为亲水改性剂,通过PVP的自交联来防止其流失,实现膜的永久亲水,延长膜的使用寿命。制备的毛细管膜将应用于果胶浓缩实验,超滤膜装置中以真空射流器取代料液泵来供料,降低料液的循环能耗。
英文摘要
Tubular membrane is the best choice to deal with high viscosity / high solid content feed, because of its wide flow channel, not easy to block, simple module structure and high membrane area. Tubular membrane operating with internal pressure can provide high surface velocity, greatly reduce concentration polarization and gel layer pollution, and have wide application prospects. In view of the disadvantage that exists in tubular membrane operating with internal pressure, the module can’t be backwashed. This proposal plans to prepare self-supporting capillary polysulfone ultrafiltration membrane via dry-wet spinning, which can not only operate with internal pressure, but also be backwashed. The membrane tube has a diameter of 2-5mm and a cut-off molecular weight of 50000-70000 Dalton, which will be used in water treatment. In order to improve the pollution resistance of the membrane, polyvinylpyrrolidone (PVP) is used as the hydrophilic modifier to prevent the loss of PVP through the self crosslinking of PVP, so as to realize the permanent hydrophilicity of the membrane and extend the service life of the membrane. The prepared capillary membrane will be used in the pectin concentration experiment. In the ultrafiltration device, a vacuum ejector device will replace the feed pump to supply the feed, which reduce part of the circulating energy consumption.
高黏度/高固含体系的特种分离浓缩是分离领域的难点。毛细管膜有流道宽、不易堵塞等特点,适用于高黏度/高固含体系。但是,自支撑有机管式膜的制备研究存在诸多挑战,其难点在于膜管的自支撑性取决于管壁的相对厚度,膜管越粗,要求壁厚越大,纺丝挤出的膜液越多,这会延迟成膜速率,从而对制膜设备的要求提高了。同时,壁厚增大会降低膜通量,要提高膜通量就需要优化膜结构。这些问题都使得自支撑管式膜的制备极具有挑战性。聚砜(PSf)是一种常用的制膜高分子材料,而PSf 膜疏水性强,在应用中膜污染严重。膜表面亲水改性能够有效减缓或阻止膜污染。因此,探索一种简单操作、性质稳定的聚砜膜表面亲水改性方法,从而达到增强膜的耐污染性,是毛细管膜应用的关键。 .本研究主要解决毛细管膜制备过程中存在的两个问题:自支撑性和成膜缺陷。采用非溶剂致相分离(NIPS)法制备膜管直径 2.5/2 mm,切割分子量 6.7 万左右的自支撑 PSf 毛细管膜。调整铸膜液配方、成膜条件以及后处理条件,优化毛细管膜的结构与性能,探索成膜条件等与膜结构及膜性能三者之间的关系,和NIPS 成膜机理。重点讨论了自支撑毛细管膜的制备条件,如外凝固浴温度、芯液温度以及后处理温度对膜形貌、透过选择性、耐污染性、机械性能等方面的影响。使用电子扫描显微镜、傅里叶变换红外光谱仪等表征了超滤膜的膜表面形貌和结构。实验发现,凝固浴温度、聚乙二醇的分子量影响分离膜的结构,提高凝固浴温度能够提高毛细管膜的性能。后处理过程中的水热处理过程能消除膜中的内应力,加快添加剂的洗脱,提高膜的通量。毛细管聚砜超滤膜的最佳条件为:外凝固浴为水,凝固浴温度 60℃;芯液为去离子水,温度 35℃;干程 5cm,水热处理温度120℃时,毛细管膜的纯水通量达到约488.2 L/(m2 h bar),料液通量320.2 L/(m2 h bar)左右,BSA 截留率为90.1%。
VMD-过热蒸汽干燥热敏性物料中的膜及过程研究
  • 批准号:
    21878005
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    彭跃莲
  • 依托单位:
热泵-两效膜蒸馏过程的集成与优化
  • 批准号:
    21576004
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    彭跃莲
  • 依托单位:
蒸汽诱导法制备低热导率、高强度的膜蒸馏用疏水膜
  • 批准号:
    21176008
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    彭跃莲
  • 依托单位:
纳米增强PVDF超滤膜及其机理研究
  • 批准号:
    20306001
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2003
  • 负责人:
    彭跃莲
  • 依托单位:
国内基金
海外基金