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摘 要

本文主要研究了聚苯砜膜的性能。聚砜（Polysalfone, PSF)和聚醚砜（Polyethersulfone, PES）是我们常用的膜材料，但是这两种材料的耐溶剂性不好。聚苯砜是一种耐溶剂性比这两种材料更好的材料，所以说聚苯砜膜有很大的潜在研究空间。我们首先制作制膜液为70%-75%的1-甲基-2-吡咯烷酮(1-methyl-2-py- rrolidone, NMP），20%的聚苯砜（Polyphenylene sulfone, PPSU）、5%-10%的聚乙烯毗咯烷酮（polyvinylpyrrolidone, PVP），之后通过非溶剂诱导相分离法制膜。通过改变PVP的分子量和含量，考察不同的分子量和含量的膜的性能差异，PVP的含量为10%和5%，PVP的分子量为10 kDa, 55 kDa, 360 kDa, 1300 kDa。主要研究改变PVP的分子量和含量的膜的性能的影响。膜的通量都随着分子量增大而减少，截留分子量是在分子量较低时小，分子量较高时大，膜的强度和粘度都是随着分子量的增加而增加，膜的孔隙率在70%-80%之间。在分子量和含量小的时候，膜是指状孔结构，随着PVP分子量的增大，膜的表皮层变的越来越厚，表皮层阻力也增大，指状孔减少，可见PVP的加入有效的抑制了指状孔的生长，并且在PVP含量增大时，由指状孔变成了海绵状孔。

关键词： 聚苯砜膜；非溶剂诱导相分离法；膜的性能。

Abstract

In this study, the main research is Poly(phenylsulfone) ultrafiltration and nanofiltration membrane solvent resistance, solvent resistance mechanism reveals the characteristic of Poly(phenylsulfone) and swelling characteristics of different solvents. PPSU is a polysulfone with better solvent resistance than Polysulfone (PSF) and polyethersulfone (PES), which makes investigation of its potential use in solvent resistant nanofiltration (SRNF) membranes interesting. The membranes were prepared via non-solvent induced phase separation method with PPSU and PVP in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as the dope solution. By changing the molecular weight and content of PVP, the differences in the performance of the membranes with different molecular weight and content were investigated. The molecular weight of PVP was 10% and 5%, and the molecular weight of 10 kDa,55 kDa,360 kDa,1300 kDa. The effects of PVP content and molecular weight on the film properties are mainly studied. The flux of membrane decreased with the increase of molecular weight, the molecular weight of the molecular weight is small, the strength and viscosity of the film are increased with the increase of molecular weight, and the porosity of the membrane is between 70%-80%.In the small molecular weight, the membrane is finger like pore structure, with the increase of the molecular weight of PVP and membrane of the epidermis layer becomes more and more thick, epidermal layer resistance is also increased, to reduce pore, visible PVP join effectively inhibited the finger like pore growth.

Keywords: Poly(phenylsulfone) membranes; nanofiltration membranes; membranes properties

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 2

1.1 膜分离的简介 2

1.1.1 膜分离的简述 2

1.1.2 膜分离在污水处理中的前景 3

1.2 聚苯砜简介 4

1.3 PVP简介 5

1.4 聚苯砜膜的制备方法 6

1.4.1 NIPS法介绍 6

1.4.2 PPSU制膜研究进展 6

1.5 膜的表征 6

1.6 本课题研究目的和内容 7

1.6.1 研究目的 7

1.6.2 研究内容 7

第二章 实验部分 8

2.1 实验材料、仪器设备 8

2.2 实验步骤 9

2.3 实验表征 9

第三章 结果与讨论 11

3.1 PVP含量为5%的膜的性能 11

3.2 PVP含量为10%的膜的性能 14

第四章 结论与建议 18

4.1 结论 18

参考文献 19

致 谢 22

第一章 文献综述

1.1 膜分离的简介

1.1.1 膜分离的简述

随着人们的科技水平在不断地进步，材料也越来越多，有许许多多的新型材料涌现出来，替代那些原有的材料，膜材料是新型材料中关键的一种，它在我们的生活生产中起到了越来越重要的作用，和我们的生活紧密联系在一起。膜在18世纪被人们所开始了解，最开始的膜是生物膜，在之后这两百年里我们对膜分离技术进行了很多研究，为以后把膜分离技术应用于生活做足了理论基础。在上世纪60-80年代，膜分离技术得到了迅速的发展, 虽然膜分离技术快速发展不到40年, 但是发展的速度非常迅速，被很多的学者和科学家所认同。因为这些年膜分离技术的快速发展和不断地成熟，对那些传统的分离方法造成了巨大的影响，并且现在很多学者对膜分离技术和传统分离技术进行了大量的争辩，这些对于工业的分离是巨大的变革。借助外界能量或化学位的推动是膜分离的本质,而膜是具有选择透过性的,把要分离的几种物质进行分离，分级和富集的处理，从而分离成功。和那些以前的分离方法相比，膜分离是可以在常温下进行操作的，并且分离无不产生相变，所以对于那些需要常温进行分离时，膜分离有着很好的前景。膜分离有很多的优点，比如说它所需要的能量少，分离效果更好，投资低，污染少，因而在很多的领域都有很不错的应用前景，如轻工、化工、医药、电子、纺织、冶金、环境治理、生物工程^[1]。

但是现在，我们所研究的膜的定义还不是精确完整的。一种最通用的“膜”的广义定义是“两相之间的一个不连续区间,具有选择透过性”。因为膜有很多种并且它们的功能也不近相同。膜有很多种分类方法：按形态分类为气相态、液相态、固相态或它们的组合；若按膜内结构可分成均质或非均质膜、对称或非对称膜；如果按电性分类可分成中性膜或荷电性膜^[2-4]。

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