Page 55 - 《精细化工》2020年第3期
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第 3 期                       赵晓燕，等:  冷冻诱导相分离法制备 CA/CS 复合膜                                 ·473·


            通过层与层之间的自组装作用制备了多层 CA/CS 复                             CA 纤维膜基底层的制备：配制质量分数为 13%
            合膜，使 CA 膜的血液相容性、抗菌及抗氧化活性                           的 CA 纺丝溶液，溶剂 DMAc 和丙酮按体积比 1∶1
            得到大大改进。在资源日益短缺，环境污染日益严                             混合，置于 60  ℃的恒温水浴中快速加热搅拌 2.5 h，
            重的今天，如何充分利用 CA 和 CS 类原料易得且性                        待 CA 充分溶解后，静置冷却脱泡，随后进行 CA
            能优良的材料受到越来越多的关注。                                   静电纺纤维膜的制备，纺丝工艺参数：纺丝液推进
                 静电纺纤维膜适用范围较广、调控参数简便，可                         速度 2.5 mL/h，纺丝电压 14 kV，喷口孔径 0.7 mm，
            以通过改变纺丝工艺参数以及装置配件等制备出串                             接收距离 15 cm。
            珠状纤维、多孔纤维、核壳纤维、定向纤维、带状                                 CA/CS 复合膜的制备：将 CS 溶解于 HAc、甘
            纤维、图案化纤维以及纳米纤维束等不同形貌结构                             油和去离子水混合溶液中（体积分数分别为 HAc
            的膜材料，因此近年来发展迅速，得到了研究者们                             4%、甘油 2%和去离子水 94%），制得质量分数为
            的广泛关注      [12-16] 。水处理用分离膜除需具有足够的                 3.5%的 CS 铸膜液。取适量铸膜液均匀涂覆于 CA
            机械强度外，其性能指标主要通过分离通量及分离                             静电纺纤维膜上，自然干燥 5  min，随后将 CA/CS
            效率这两个参数进行衡量。静电纺纤维膜常以孔隙                             复合膜置于冰箱冷冻或液氮冷冻，然后放于冷冻干
            率高著称，但如何提高其分离效率实现其在水处理                             燥机中干燥 8 h。冰箱冷冻温度为–20  ℃，液氮冷冻
            中的高效利用成为一项具有挑战性的工作。本文从                             温度为–196  ℃。
            膜原材料的选择及制备方法上，秉承环境友好、生物                            1.3   测试与表征
            相容且简便高效的思想，采用静电纺丝及冷冻诱导                             1.3.1    FESEM 表征
            等方法，制备出高效环保的 CA/CS 静电纺纤维复合                             对不同制备工艺下所形成的 CA/CS 复合膜利用
            膜，并将其用于水中染料的过滤分离研究。为开发                             FESEM 进行形貌结构观察，截面测试的样品需置于
            CA/CS复合膜在过滤分离领域的应用以及探索有效改                          液氮中浸泡淬断后进行表征。
            善过滤膜使用性能的制备方法奠定基础。                                 1.3.2    纯水通量和渗透通量测试
                                                                   利用超滤杯对 CA/CS 复合膜的纯水和渗透通量
            1   实验部分                                                                                    2
                                                               以及截留率进行测定，膜有效面积为 13.4  cm ，在
                                                               0.2 MPa 下预压 10 min 后，在 0.1 MPa 下测定一定
            1.1   试剂与仪器
                                                               时间内通过膜试样的纯水体积。根据下式计算得纯
                 CA（乙酰度 39.5%），上海阿拉丁试剂有限公司；
                                                                             2
                                                               水通量 F〔L/(m ·h)〕：
            CS（生物试剂）、丙酮（AR，质量分数≥99.5%）、
                                                                                        V
            N,N-二甲基乙酰胺（DMAc，CP，质量分数≥98.0%）、                                        F                    （1）
            冰醋酸（HAc，AR，质量分数≥99.5%）和甘油（AR，                                              A t
                                                                                        m
            质量分数≥99.5%），国药集团化学试剂有限公司；分                         式中：V 为 t 时间内渗透液体积，L；F 为纯水或渗
                                                                                                   2
                                                                           2
            散蓝（LF-B，质量分数 100%）、分散黄（LF-GY，质                     透通量，L/(m ·h)；A m 为膜有效面积，m ；t 为渗透
            量分数 100%）、酸性蓝（Acid  Blue  80）和酸性黄                  测试时间，h。
            （Acid Yellow 117），浙江龙盛染料化工有限公司。                    1.3.3    截留率测试
                 场发射扫描电子显微镜（JSM-6360LA），日本                         CA/CS 复合膜对质量浓度 50 mg/L 酸性染料及
            电子株式会社；紫外-可见分光光度计（UV759），上                         分散染料废水进行截留吸附处理，染料溶液体积为
            海精密科学仪器有限公司；冷冻干燥机（FD-1A-                           200  mL。在 0.2  MPa 下预压 10  min 后，在 0.1  MPa
            50），上海豫明仪器有限公司；超滤杯（Millipore8050）,                 下，一定时间内接收一定量的过滤液，并测定其最大
            美国 Sigma 公司；纺丝注射泵（KDS 200），美国 KD                   吸收峰对应波长下的吸光度。其截留率按下式计算：
            Scientific 公司；高压直流电源（DW-P503-1AC），东                                      A   A p
                                                                                      f
                                                                              R /%          100        （2）
            文高压电源（天津）有限公司。                                                             A f
            1.2    CA/CS 复合膜的制备                                式中：A f 为原液吸光度；A p 为滤液吸光度；R 为截
                 表 1 为 CA/CS 复合膜的制备方式及类型。                      留率，%。
                                                               1.3.4    吸附性能测试
                          表 1    制膜方式及类型
                  Table 1    Preparation and types of membrane     将不同工艺下所制备的 CA/CS 复合膜进行
              Membrane ID   FM-1   FM-2    FM-3      FM-4      50 mg/L 酸性蓝染料的吸附性能测试，结合 FESEM
                 原料       CA     CA/CS     CA/CS    CA/CS      分析，确定最优工艺膜。用最优工艺条件下制备的
            m（CA）：m（CS）    —      5  ∶1    5∶1       5∶1       CA/CS 复合膜，对酸性蓝、酸性黄、分散蓝和分散
                膜类型      纤维膜     复合膜      复合膜       复合膜
               成膜方式     静电纺丝  冰冻/冷干 冰冻/液氮/冷干 液氮/冷干             黄染料进行吸附性能测试，4 种染料的起始质量浓度
                 注：—表示无此项数据；/表示联合使用。                           均为 50 mg/L，对吸附时间分别为 0.5、1.0、1.5、2.0、
   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60