聚醚砜中空纤维膜的制备及其微结构调控

以聚醚砜(PESU)为膜材料,聚乙烯吡咯烷酮为致孔剂,水为非溶剂,N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,采用非溶剂致相分离的干喷湿纺法制备PESU中空纤维膜丝,探究了气隙湿度、PESU含量、牵伸倍数、喷板温度、凝固浴温度等因素对膜丝微结构的影响。使用扫描电子显微镜观察了膜丝截面形貌结构并对膜丝组件的牛血清蛋白(BSA)截留性能进行了表征。结果表明,在PESU质量分数为15%~18%、气隙湿度为60%、喷板温度为30℃、凝固浴温度为70℃及牵伸倍数为2.5~3倍的条件下可制得内皮层较薄、支撑层呈海绵孔结构的中空纤维膜;气隙湿度由50%增加至60%时,膜丝内皮层厚度占比由10.02%减小至4.07%;膜丝内皮层厚度占比随PESU含量的增大及喷板温度的提高而增加,随牵伸倍数的增大、气隙湿度的提升及凝固浴温度的升高而下降;所制得的带内皮层的截面海绵状结构中空纤维膜对BSA截留率皆在98%以上。

制备工艺对聚醚砜中空纤维膜外表面孔结构的影响

以聚醚砜(PESU)作为膜基材,聚乙烯吡咯烷酮为致孔添加剂,N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,水为非溶剂,采用非溶剂致相分离法制备了PESU中空纤维膜。依据膜丝外表面形貌结构表征,对膜丝外表面孔结构包括开孔率、平均孔径、孔径分布等参数进行了统计分析,研究了气隙高度及其相对湿度、纺丝牵伸倍数、凝固浴温度与喷板温度等工艺参数对膜丝外表面孔结构的影响。结果表明,在气隙高度30 cm、气隙相对湿度70%、牵伸倍数1倍、凝固浴温度70℃、喷板温度30℃的条件下,可制得外表面开孔情况较好的中空纤维膜;提高气隙高度或者气隙相对湿度都会增加膜丝外表面开孔率,在相对湿度为70%时开孔率可达18.13%,平均孔径达到最大值0.23μm,但孔径大小均匀性下降;随牵伸倍数的增加,外表面开孔率下降、孔径分布均匀性增加;凝固浴温度的升高有利于外表面开孔;喷板温度的升高则会使膜外表面开孔率下降甚至产生致密皮层。凝固浴温度为70℃时,膜的纯水通量达到530.6 mL/(m2·h·mmHg)。