再生纤维素微孔膜的制备与性能研究

作     者：张万法 

作者单位：浙江工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高从堦;沈江南

授予年度：2017年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：制备 再生纤维素膜 耐酸碱 油水分离 

摘      要：纤维素是世界上最丰富的天然有机物,具有很多优良特性,如生物可降解性、高亲水性、热化稳定性,由纤维素所制备的再生纤维素膜完全保留了其优良特性。生物可降解性对环境友好,符合可持续发展战略;高亲水性可大大降低膜的污染;热化稳定性可用于条件更为苛刻的环境,如酸碱体系、有机溶剂体系。本论文以棉桨为原料,低温下溶解在9.5wt%NaOH/4.5wt%硫脲水溶液中,通过改变制膜条件来调控再生纤维素(RC)膜的结构和性能,并探讨了干燥方式对膜结构与性能的影响,最后对RC膜进行了耐酸碱性和油水分离应用作了初步研究。首先,通过在铸膜液中加入添加剂、不同凝固浴及溶剂配比条件探究制膜条件对RC膜结构与性能的影响。结果表明,随LiCl含量的增加,RC膜水通量、孔径和结晶度均增加,而对牛血清白蛋白(BSA)截留率减小,LiCl促进孔生成,起致孔作用。RC膜水通量、孔径和结晶度随ZnCl2含量的增加先减小后增加,而BSA截留率一直减小,ZnCl2先抑制后促进孔的形成。以DMAc作凝固浴制备的RC膜,孔径最大,通量最高,NMP凝固浴制备的RC膜,孔径最小,通量最低,但结晶度最高。DMAc水溶液作凝固浴时,随着DMAc含量的增加,水通量增加,BSA截留率降低。不同混合溶剂实验中,得到RC-LU膜的孔径、通量、结晶度和拉伸强度均最小,RC-LTU膜的孔径和通量最大,RC-NU膜结晶度和拉伸强度最大。其次,比较了不同干燥方式对RC膜结构的影响。冷冻干燥方式较好地保留了RC膜的多孔结构,逐级脱水仅保留了少部分孔结构,自然干燥和加热干燥不能保留RC膜的多孔结构。RC膜在干燥过程中结晶度会进行增长,四种干燥方式下的RC膜结晶度大小为:冷冻干燥自然干燥逐级脱水干燥加热干燥。最后,对RC膜进行耐酸碱性测定,其在pH1-14的水溶液中浸泡一周后,水通量、面积变化率和重量变化率仅有微小变化。在对不同pH的含油乳液处理过程中,溶液通量与水通量相比,仅有少量降低,对油的截留率都在98%以上,展现了较高的截留性能。经过水冲洗10min,水通量恢复率在90%左右,说明RC膜具有优良的抗油污染性。