pvc共混超滤膜制备及其对印染废水处理的研究 5页

PVC共混超滤膜制备及其对印染废水处理的研究程亮，许振良，魏永明（华东理工大学化学工程研究所膜科学与工程研发中心，上海200237）摘要：以聚氯乙烯(PVC)为膜材料，N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和全氟磺酸(PFSA)为添加剂，采用湿法制备了性能较好的PVC中空纤维共混超滤膜。研究了不同高分子添加剂含量对膜通量和截留率的影响，比较了自制的中空纤维膜与某公司PVC超滤膜对印染废水的处理效果。实验结果表明：聚氯乙烯膜的纯水通量随PFSA含量的增加而增大，可达171L·m-2·h-1·bar-1，对溶菌酶的截留率达到99.5%。自制PVC-PFSA超滤膜对生化处理过的印染废水(TOC=34.17)的截留率达到62%，优于某公司PVC超滤膜。关键词：聚氯乙烯；中空纤维膜；共混改性；超滤目前，利用两种或两种以上高聚物合金为膜材料，可改善分离膜的结构与性能已成为一个重要手段[1]。1970年代开始，国内外有一些关于共混超滤膜的研究报道，但利用聚氯乙烯(PVC)和全氟磺酸树脂(PFSA)共混体系制备超滤膜还未见报道[2]n。在商品化的高分子材料中，PVC产量大、来源丰富、价格低廉，具有阻燃、绝缘、耐磨损、耐微生物腐蚀、化学性能稳定等综合性能，是一种具有推广价值的膜材料[3]。全氟磺酸不仅在氯碱行业得到广泛应用，在燃料电池隔膜、促进传递过程、渗透汽化及气体分离等膜过程中也有着广泛的应用。另外，由于全氟磺酸具有离子交换功能及超强酸特性，在有机催化、离子选择性电极及光催化等方面也有着广泛的应用[4]。本文主要以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和全氟磺酸(PFSA)为添加剂，采用湿法制备PVC中空纤维共混超滤膜，并与某公司PVC超滤膜对印染废水的处理效果进行比较。1实验部分1.1实验材料聚氯乙烯(PVC)，分子量为1300，上海氯碱化工有限公司；N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)，聚乙二醇(PEG400)和聚乙烯吡咯烷酮(PVPK30)，中国医药(集团)上海化学试剂公司；溶菌酶(lysozyme，14400)，上海博奥生物科技有限公司；全氟磺酸(PFSA)，自制。1.2中空纤维膜的纺制及膜性能测试铸膜液静止脱泡后，用中空纤维纺丝机纺制成膜[5]。采用实验室自制的超滤评价装置，0.lMPa压力下测试纯水渗透通量及对溶菌酶的截留率。2结果与讨论2.1PVP对PVC膜通量的影响n如图1所示，PVC膜的纯水通量随PVP含量增加而增大，即：从30.7L·m-2·h-1·bar-1升到171L·m-2·h-1·bar-1。由于PVC是疏水性材料，而PVP是亲水性的高分子添加剂，有利于改善膜的亲水性，提高纯水通量。图1不同含量PVP的PVC膜纯水通量变化图2.2PFSA对PVC膜通量及截留的影响图2不同含量PFSA的PVC膜纯水通量及截留率变化图从图2可以看出，PVC含量不变，聚氯乙烯膜的纯水通量随PFSA含量的增加而增大。铸膜液中添加PFSA后，由于PFSA中带有亲水性磺酸基团，使膜的亲水性提高，有利于水通量的增大。同时，PVC膜对溶菌酶的截留率均较高，可达99%以上。表明所得PVC超滤膜具有良好的渗透性能及较高的截留率。2.3自制PVC膜与某公司PVC膜对印染废水处理效果的比较图3印染废水通量随时间的变化图图4印染废水TOC随时间变化图图5三种膜处理废水TOC截留率随时间的变化图n利用实际印染废水(取自江阴市倪家巷污水处理厂生化处理后的废水)为介质，其TOC为34.17ppm，用自制超滤装置测量膜的通量及对废水中有机物的截留率随时间的变化。选用三种膜进行测试比较。No.1和No.2分别为实验室自制的PVC-PFSA超滤膜和PVC-PVP超滤膜，No.3为某公司PVC超滤膜。三种膜处理废水的通量大小为：No.2>No.1>No.3号膜。对废液中有机物的截留率变化为：No.1>No.2>No.3。1号膜、2号膜和3号膜的纯水通量分别为86.8L·m-2·h-1·bar-1、158L·m-2·h-1·bar-1和83.8L·m-2·h-1·bar-1。废液的渗透通量与相同条件下的纯水通量之比通常用来表示超滤膜耐污染性能的强弱，比值越高，耐污染性越强。经其纯水通量和废液通量比较可得三种膜的耐污染性能为：No.1>No.2>No.3。3结论铸膜液中PVP和PFSA的加入改善了PVC膜的亲水性能，纯水通量有了明显的提高。PVC-PFSA共混膜对溶菌酶的截留率高达99.5%；考察了自制膜和工业膜对废水中有机物的处理效果。实际废水的通量大小为：No.2>No.1>No.3；废液中有机物的截留率：No.1>No.2>No.3；耐污染性能为：No.1>No.2>No.3。说明自制膜在通量和有机物截留及抗污染方面均优于某公司PVC超滤膜。参考文献[1]    许振良.污水处理膜分离技术的研究进展[J].净水技术,2000,19(1):3~7.[2]    张永峰,王郁,许振良.膜技术在废水处理中的应用[J].上海环境科学,2002,21(2):72~74.[3]    高以煊,赵玉琴等.聚氯乙烯超滤膜及工业化[J].北京工业大学学报,1992,18(2):80~87.n[4]    郎万中,许振良.全氟磺酸离子膜的结构与应用研究进展.膜科学与技术.2005,25(6):69.[5]    JianXu,Zhen-LiangXu.Poly(vinylchloride)(PVC)hollowfiberultrafiltrationmembranespreparedfromPVC/additives/solvent.J.Membr.Sci.,2002,258:203-212.