中空纤维多孔膜性能评价方法探讨

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1、万方数据第31卷第2期2011年4月膜科学与技术MEMBRANESCIENCEANDTECHNoI瞄YVoL31No．2ADr．ZOll中空纤维多孔膜性能评价方法探讨吕晓龙(天津工业大学生物化工研究所，天津300160)摘要：常规的中空纤维多孔膜性能评价指标有孔径、通量等，目前已有的方法不全面、细致，存在两方面问题，一是测试方法不统一，导致各个膜生产商提供的数据缺乏可比性；二是一些实际应用关注的重要的性能无明确指标或方法来表征，对于实际用户在膜的选用方面造成困扰．本文就此方面进行探讨，尝试规范统一中空纤维多孔膜性能评价方法，提出主要的一些中空纤维多孔膜性能指标及其测试方法，为实际应用

2、、为准确评价市场上众多的中空纤维多孔膜提供依据．关键词：中空纤维多孔膜；性能评价；孔径；通量；强度；表面性能中图分类号：TQ028．8文献标识码：A文章编号：1007—8924(2011)02一o001一061关于分离膜孔径准确表征多孔分离膜的孔径特性，不仅对新品种膜的研制有着重要的指导意义，而且在膜的应用技术中，对于用户正确快速选择适用的分离膜规格有着极大的帮助作用．有机多孔分离膜通常都是由溶致或热致相分离法所制得，在膜结构中大量存在着无效孔和孔颈，对多孔膜而言，孔径是指在贯通于膜两表面的孔通道中最窄细处的通道直径[1]．中空纤维多孔膜包括中空纤维超滤膜和中空纤维微孔膜，对于中卒纤

3、维超滤膜，通常采用截留分子量来表征其分离孔径的大小，对于中空纤维微孔膜则可采用始泡点压力来表征．1．1截留分子量直接用已知分子量的标准物质，配制成一定浓度的测试原液，通过测定其在多孔膜上的截留特性来表征膜的孔径大小，是应用最广的一种方法．常用的标准物质有：聚乙二醇(MW1ooO～20ooo)、卵清蛋白(Mw45ooO)、牛血清蛋白(Mw68000)、丙球蛋白(Mwl50000)等．对于同一分子量的不同标准物质，其多孔膜截留率仍不完全相同。这与标准物质形状、膜孔形状、膜材质特性和测定条件有关．如在一定条件下，线形聚乙二醇分子比球型蛋白更易于透过较小的膜孔；又如对于荷电膜，分子尺寸与膜孔

4、径相近的非荷电标准物质在压力驱动下可透过膜，而带有同种电荷的标准物质则不易透过荷电膜．因而，利用标准物质测定多孔膜孔径及其分布仍是一个相对指标，对实际应用体系仍需做具体考察．在海洋行业标准HY／T051—1999中空纤维超滤膜测试方法[z-中。未说明测定时的出口压力、测试液体积，对标准物质的浓度也只给出范围，这磐都会对截留分子量测试结果产生影响．因此，配制测试原液时，要控制标准物质的浓度、测试原液的压力、体积，以减小膜表面溶质浓差极化现象的影响．测试条件：标准物质浓度为looomg／L，将膜丝试样安装于如图l所示的测试管中，测试池温度为25℃．通过进出口阀门3、7的调整，首先使膜丝试

5、样测试进口端压力表读数为O．100MPa，出口端压力表为O．060MPa，透过液8回流至原液侧．稳定运行20min后，分别取原液侧液体和透过液．采用收稿日期：z01∞12—27基金项目：“863”课题T业循环冷却水膜集成净化过程研究(2008AAD62303)；天津市重点基金课题废水浓缩减排与淡化再利用技术研究(09JCZDJc26300)作者简介：吕晓龙(1964一)，男，山西省忻州市人，从事中空纤维分离膜制备与膜分离过程研究．(1uxiaolong@263．net)万方数据膜科学与技术第3l卷】测m液体；2水泵；3进水阀，1进L】Ⅱ∞表；0膜4副R管；6H{IJⅢ由衷；7mu脚；

6、8谗讨液甩1测日装§示意嚼HzIJh‘Ⅲ“zr一{⋯tlcd㈣ⅢIc⋯1分光光度计．分剖测定原液与透过液在其特征波K处的吸光度A。．^，．则可求出多孔膜对该标准物质的截留率R，R．=『】；。＼×100“(¨、no』当超滤膜对某已知分子艟物质的截留率达到90％时，定义浚物质分于母为该趣滤膜的截留分子量值”。此处只用产永的浓度和原液的浓度来表征膜的截留卒．忽略溶质在膜表面吸附和浓差极化对截留率的影响l2始泡点压力多孔膜的始泡点压力太小，与测试所用液体表面张力的大小密切片日关．可以用乙醇中测试的始泡点压力值来表征多孔膜的孔径大小心}1．《气瓶；2硪，K目，3精镕Ⅱ力寝；4Ⅻ『]·5#镕．6

7、*射针击t7遮叫量简I8ⅨtE样z9无水￡醇目2中空纤维膜#目试替iF％2ThedlaⅢ⋯cd⋯M‘】『I⋯t在室温下．预先将一段长度为(15il)cm的中空纤维膜丝试样8浸投于乙醇中，充分锓润后．如图2．将其下端封闭．上端密封连接在中空纤维膜丝测试装置中的针头6上．然后将腹丝浸没在量筒7的乙醇9中打开阔fJ4．向容器5中灌人lomI．来使用过的无水乙醇．然后芰闭阀门4．缓慢打开减压阁2．向膜丝中缓慢通^氮气，当第一串气泡从膜丝管壁上渗出时，精密压力裘3的