制备改性的聚乙烯醇复合亲水超滤膜外文翻译资料

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制备改性的聚乙烯醇复合亲水超滤膜

Qiu Yunren,Zhang qixiu,Wang shuai

摘要：有一种新颖的技术它支持聚乙烯醇超滤膜改性的毡金属已经被发明了，这个技术可以用来解决通过孔时孔的堵塞和铸件的渗漏的问题。毡金属可用于硫酸铁改性聚乙烯醇复合超滤膜这是由创新技术所准备好而完成的。结果表明，该复合膜可用于解决1000毫克/升油/水乳剂，在从0.25跨膜压力到0.45兆帕，渗透通量是从36至52升/（MZbull;h）中，与保持化学需氧量（COD）是在92％以上。随着跨膜压力的增加，复合膜的阻力也增加。

关键词：聚乙烯醇；复合膜；亲水性；超滤；改性

1. 引言

超滤是一种广泛用于胶体悬浮物比如蛋白质、细菌、有机物和油乳剂等的处理技术^[1-5]。超滤膜主要分为有机膜和无机膜^[4-9]。有机膜具有良好的灵活性和选择性，但机械强度差，而无机膜具有良好的化学稳定性和热稳定性，抗微生物，但是选择性差。因此，它们的良好性能的组合可能会使一种新型膜具有优异的性能^[10-13]。

金属具有机械强度高、孔隙率大、流动阻力小等特点，被广泛用作过滤介质，但是由于孔径过大难以制成膜孔。因此，它不能被用于类似领域微滤或超滤。然而，如果金属表面上的亲水性聚合物改性，可以形成更小的孔隙，并且可以得到高度亲水性的表面。在此基础上制备金属负载硫酸铁改性聚乙烯醇亲水膜。迄今为止，很少有关于金属材料改性聚乙烯醇复合亲水性超滤膜的报告。

1. 实验

2.1主要材料

在实验中使用的材料是平均直径为10mu;m的毡金属、316L不锈钢、聚合度为1750以及水解度为99.8%的聚乙烯醇。

2.2油/水乳液的准备

油/水乳液是加入1000毫克的煤油和加入1000毫升蒸馏水的4毫克的吐温-20，然后用高速切削乳化剂以10000r/min的速度搅拌2分钟。

2.3膜特性

用一个循环的超滤装置测定膜的性质。

2.3.1纯水通量

纯净水的通量是指在一定的操作压力下，单位时间内的单位面积内的纯净水透过量，用J表示，单位是升/米，这是一个膜的性质评价的主要因素。

2.3.2渗透通量

渗透通量是指在一定的操作压力下，在第一个5分钟内，单位时间内通过1000/L单位面积油/水乳剂的渗透量。

2.3.3公式

这个公式定义成：

在这里，C₁和C_P是指原料和渗透物油的浓度，在这里分别用化学需氧量的值表达了。

1. 复合超滤膜的制备

3.1基于毡金属相制备的复合膜

高保留率和大通量的金属-聚乙烯醇复合膜很难用包覆法进行制备^[14]。相转化通常用于制备超滤膜，并在前人研究的基础上对复合膜的制备工艺进行了研究。对毡金属聚乙烯醇超滤膜的制备流程图如图1所示：

毡金属→预处理→锡涂聚乙烯醇→热处理→组合→相处理→毡金属聚乙烯醇超滤膜

图1 毡金属-聚乙烯醇复合超滤膜制备流程图

在不同时期用质量分数为12%的聚乙烯醇涂层预处理后的毡金属铸膜液，热处理后进行聚乙烯醇溶液的浇铸。得到复合材料的基体，并测量了其气泡的压力值。然后，用聚乙烯醇浇铸A1，其中包含10%的聚乙烯醇，6%乙酸，1.5%的硫酸铁（质量分数）和水，用来分散在复合层面上。

表1基于不同组合基的反演的膜的性质

从表1中可以看出如果复合材料的孔直径过大，保留的复合膜会小。复合基粒径太小，复合膜的通量越小。因此，进一步地关于适合的复合基的研究是必要的。表2显示了其它复合基相转化膜的性能。在复合材料的基础上，通过涂聚乙烯醇溶液三次，然后分别涂覆有3%、6%、9%、10%的聚乙烯醇溶液四次。这个复合基膜压力分别在0.10MPa和0.30MPa之间。在表2 中，W₄是聚乙烯醇第四次的质量分数。

表2膜的性能基于第四次聚乙烯醇溶液复合材料

从表1和表2中可以看出，复合膜的性能并不适合相对复合材料基，其主要原因是铸膜液在反相漏。铸膜液对复合基材表面由于对复合基的毛细管作用将渗透到支架表面到内部，从而增加支持相的抵抗力。因此，必须防止铸造溶液的渗漏，在金属基上制备复合超滤膜。

3.2创新技术制备复合材料膜

为了制备基于毡金属的性能良好的复合超滤膜，必须防止浇铸溶液的渗透。如果我们在复合材料的基础上填充，可以有效地防止铸件的渗漏。在填充后仍能保持复合膜的金属架的高孔隙率。下图2展示出了新的制备技术的流程图。

毡金属→预处理→锡涂聚乙烯醇→热处理→填充→相处理→清除填充物→聚乙烯出超滤膜

图2金属制备新工艺—聚乙烯醇复合超滤膜

我们使用新的技术来制备复合膜^[16],可以在图2中看到。也就是说，毡金属进行预处理以及用12%的聚乙烯醇溶液涂层，然后热处理，再清除一些有机填充物，然后在复合基上覆上聚乙烯醇溶液，最后，有机填充物就从复合式基层上移除了。这个超滤膜的制备离不开相处理。有A1和A2两种解决铸造的方法，包含了8.0%的聚乙烯醇，6.0%的醋酸，1.5%的硫酸铁和水，这些经常被用来制作超滤膜^[15]。A1和A2铸造膜的方法和性能都显示在表3和表4中。

表3 用溶液浇铸A1相反转制备的膜的性质

表4用溶液浇铸A2相反转制备的膜的性质

从表3和表4中我们可以看出，虽然复合材料基地的气泡的压力是不同的，但同一成分的铸造溶液相转化法制备的复合超滤膜的截留率是相同的。但渗透通量不同，复合基的气泡压力越大，复合超滤膜渗透通量越小。这是由于增加了支持相的阻力。结果表明，如果气泡压力不大于0.10兆帕的话复合超滤膜的性能几乎是相同的。

3.3毡金属与有机树脂超滤膜的组合

将复合超滤膜浸在蒸馏水中，浸泡三天，然后在反压0.40兆帕时适用于滤液蒸馏水。复合超滤膜，其毡金属尚未通过PVA溶液涂布（n = 0），20分钟后通量突然增大。它被认为是有机层的一部分被剥离来自毡金属的支持，它表明，有机层与金属层的组合是不紧密的。以聚乙烯醇溶液为基础的复合超滤膜，其基础是稳定的，这表明，有机层的组合与支持是紧密的。由于毡金属PVA溶液预处理已经覆盖了一层薄薄的PVA，这层薄薄的PVA与毡金属结合热处理很紧。因此，有机超滤膜的制备复合超滤膜，并将其与该薄膜的基薄层结合，而不是直接与所感的金属相结合，而且这个组合效果良好。

因此，金属必须用聚乙烯醇溶液处理一两次，考虑到复合超滤膜的电阻和与该基的超滤膜的结合。

3.4超滤膜的性能

预处理的金属先用12%聚乙烯醇溶液处理一次，然后进行热处理。铸造方案A1和A2通过新颖的技术制备复合超滤膜的相转化，如图2所示。复合超滤膜的表达通过复合膜的A1和A2来分别。复合膜的A1和A2的性能确定在死端超滤装置，结果如图3和图4。

从图3和图4中，我们可以看到，在跨膜压力从0.25到0.45兆帕，渗透磁通是从36到52升/（米），保留率超过92%的条件下，通过创新的技术，金属改性聚乙烯醇复合超滤膜制备被用于治疗1000毫克/升的乳液。研究结果还表明复合膜A1的渗透磁通比复合膜A2的小，并保留时间比复合膜A2稍高，两保留率均超过92 %。

毡金属复合材料膜比普通聚乙烯醇膜具有更大的优势，因为前者有毡金属支持。此外，复合材料制备毡金属相逆膜，是需要预处理和清除程序填充的，但它不需要任何程序分离膜的支持，同时在玻璃板上制备膜。

图3复合膜及△P性质之间的关系

(a)--复合膜A1;(b)--复合膜A2.

图4电阻（RM）复合膜和△P膜固有的关系

1. --复合膜A1;(b)--复合膜A2.
2. 总结
3. 一种新的技术支持毡金属改性聚乙烯醇超滤膜的开发，它避免了支撑层孔的堵塞并通过支撑层孔的漏液。采用创新技术制备了金属负载硫酸铁改性聚乙烯醇复合超滤膜。
4. 复合膜采用的是1000rag/L，跨膜压从0.25到0.45MPa的油/水乳剂，膜的渗透通量为36-52L/(m²*h)，并且COD的保留值超过92%。
5. 膜电阻随膜压的增大而增大。

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