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[新型耐高温分离膜]
大连宝力摩新材料有限公司研究开发的新型高性能工程塑料杂环联苯聚芳醚砜酮（PPESK），是在综合杂环联苯聚芳醚砜（PPES）和杂环联苯聚芳醚酮（PPEK）两项专利(ZL93109179.9和ZL93109180.2)技术基础上研究开发的含二氮杂萘酮联苯结构的共聚型树脂，可以兼顾耐高温、高强度、成本适度的综合优势。Table1列出了含二氮杂萘酮结构聚芳醚砜酮（PPESK）以及聚芳醚砜（PPES）和聚芳醚酮（PPEK）的主要性能。
初步研究结果证明，PPESK是一种十分理想的分离膜用高分子材料，已得到国内外膜科学与工业界的重视。2000年北美膜协会第十一届年会，对PPESK作为有发展前景的膜材料进行了专门介绍，并将其作为性能优异的新型膜材料给予了肯定并推荐应用。本文主要介绍了此新型聚醚砜酮及改性聚醚砜酮在制备气体分离膜、超滤膜和纳滤膜方面的应用。
一、气体分离
采用由PPESK制得的气体分离膜与商用聚砜气体分离膜相比，PPESK对CO2、O2和H2的渗透系数与商用聚砜膜相近，而透气选择系数PCO2/PN2、PO2/PN2和PH2/PN2分别提高58%、36%和26%，说明PPESK是一种优良的气体分离膜材料[5]。
二、超滤膜[6～9]
采用聚醚砜酮和磺化聚醚砜酮制备超滤膜与美国海德能公司的膜性能比较如表2所示。
从表2可知，PPESK和SPPESK超滤膜的水通量和截留率均比PSF超滤膜的高，且操作压力低，说明PPESK和SPPESK超滤膜性能优于PSF超滤膜。
以PPESK超滤膜对KN-5R（黑）等分子量在600-860之间的10种染料的溶液进行分离处理，截留率均大于98%。当KE-R橙染料水溶液的温度从20℃提高到80℃，膜对染料的截留率基本不变，水通量增加了近两倍，结果如表3所示。说明该膜具有很好的耐热性，在工业应用中经济效益将十分显著。
三、非对称纳滤膜及复合纳滤膜
1、SPPESK非对称纳滤膜[8，9]
将聚醚砜酮进行磺化改性后，制得磺化聚醚砜酮（SPPESK），以SPPESK为膜材料、N-甲基吡咯烷酮为溶剂，制备非对称纳滤膜。由表4可以看出，在0.3Mpa的操作压力下，对硫酸钠脱盐率达到60%的纳滤膜，对于嫩黄、兰KN-BR等染料的截留率都在99%以上，说明此种膜对于分子量在几百数量级的染料可以有效截留。
表5为操作温度对非对称纳滤膜性能的影响，分别用100mg/l的兰KN-BR水溶液和1000mg/l的Na2SO4溶液在0.3MPa的压力下来测试膜在高温下的分离性能。在操作温度范围内，随着温度的提高，膜的截留率有所降低，而水通量逐渐增大。
2、磺化聚醚砜酮复合膜[10]
以PPESK超滤膜为支撑底膜、高磺化度SPPESK为复合层材料，制备耐高温SPPESK复合纳滤膜。而日本公司开发的NTR-7400系列纳滤膜和海洋二所开发的磺化聚醚砜复合膜，均是以磺化聚砜或磺化聚醚砜为复合层材料，主要性能比较列于表6中[11，12]。虽然表6所示，SPPESK纳滤膜的水通量比其它纳滤膜的低，但是操作压力比其它纳滤膜低很多。若在相同的操作压力下，SPPESK纳滤膜的水通量将达到或超过具有与其分离效果相近的纳滤膜的水通量。
SPPESK复合纳滤膜同样表现出良好的耐热性。以达旦黄水溶液为供料液，将复合膜在130℃下运行1小时，降回室温，升温前后膜的水通量和截留率甚本不变。将SPPESK复合膜于沸水中处理2.5小时，膜的脱盐率和水通量均未下降，说明膜具有较好的耐热性能。
[SPPESK非对称纳滤膜在染料浓缩方面应用]
纳滤(Nanofiltration)是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜的孔径范围在几个纳米左右[1]。纳滤膜对单价离子和分子量低于200的有机物截留较差，对二价离子或多价离子及介于200～1000之间的有机物有较高脱除率。纳滤膜只需要使用较低操作压力，且具有较高的通量。相比于反渗透，纳滤具有设备投资低、能耗低的优点。纳滤作为一种新型膜分离过程，是80年代中期发展起来的，并愈来愈广泛地应用于电子、食品、饮料和医药等行业，如超纯水制备，果汁高度浓缩、染料浓缩、多肽和氨基酸分离、抗生素浓缩与纯化和乳清蛋白浓缩等实际分离过程[2]。纳滤具有超滤和反渗透所无法代替的功能，已成为目前膜分离领域中的一个新的研究热点。
含二氮杂萘酮结构聚醚砜酮是目前耐热等级最高的聚芳醚类树脂，其磺化改性产物-磺化聚醚砜酮（SPPESK）是非常好的膜材料，本课题组已对SPPESK非对称纳滤膜的制备进行了研究[3,4]，本文主要讨论了磺化聚醚砜酮纳滤膜在染料脱盐浓缩方面的应用，并考察了不同操作温度对膜性能的影响。
1实验部分
1-1实验原料
PPESK、 SPPESK自制；N-二甲基-2-吡咯烷酮（NMP），上海群力化工厂(进口分装)；无水硫酸钠、氯化钠，分析纯；达旦黄，分析纯；751型分光光度计，上海分析仪器厂；DDS-11A型电导率仪，上海雷磁仪器厂。
1-2膜的制备
将干燥的聚合物与N-二甲基-2-吡咯烷酮和添加剂按一定的比例混合溶解、静置、脱气泡，在无尘的环境中，将配置好的刮膜液倒在干净的玻璃板上，用玻璃刮刀刮成一定厚度的膜，在空气中蒸发一定时间后转移到5℃以下的冰水中浸泡，待溶剂交换完全后，漂洗，待用。
1- 3膜性能评价
将膜在0.3MPa的压力下预压30min，再用杯式超滤器在室温0.3MPa的压力下，测各种供料液的水通量和脱盐率。 染料浓度由751型分光光度计检测，无机盐浓度由DDS-11A型电导率仪测定。
2 结果与讨论
2.1 纳滤膜对染料的分离性能
在0.3Mpa的压力下将膜初步用于染料分离。由表1可以看出，对硫酸钠脱盐率达到60%的膜，对于这几种染料分子的截留率都在99%以上，说明此种膜对于分子量在几百数量级的染料可以有效截留。
2.2 纳滤膜对染料-盐溶液的分离性能
目前，工业上大量应用的酸性染料在合成过程中有大量的NaCl产生，染料中NaCl及未反应的原料的存在会降低染料的品质。在传统的工艺中，主要用离子交换树脂除去染料中的NaCl，由于产生的NaCl很多，所以离子交换树脂的用量很大，同时在干燥染料时需通过蒸发除去大量水，耗能很大。纳滤膜由于其独特的分离特性，为染料的脱盐精制和浓缩提供了便捷的方法。我们以达旦黄和氯化钠的混合溶液为被测物，考察纳滤膜对于染料-盐混合溶液的分离性能。
2.3 纳滤膜对不同浓度的达旦黄溶液的分离性能
由表2可知，随着溶液浓度的增大，纳滤膜对溶液的水通量和截留率都减小。
2.4纳滤膜对不同浓度的氯化钠溶液的分离性能
由表3可以看出，随着氯化钠溶液浓度的增大，纳滤膜的水通量和脱盐率都减小。
2.5 纳滤膜对混合溶液的分离性能
2.5.1有染料存在时对无机盐的分离性能
分别在不同浓度的氯化钠溶液中加入达旦黄，达旦黄浓度为100mg·L-1，进行测试，结果如表4，其中脱盐率是指膜对氯化钠溶液的脱盐率，截留率是指对达旦黄溶液的截留率。由表可以看出，在达旦黄存在的情况下，纳滤膜对氯化钠的脱盐率大于对同样条件下的氯化钠单一溶液的脱盐率，而对达旦黄的截留率则比无NaCl存在时稍有降低，且NaCl的浓度变化对它的影响较大，这是因为当大量的盐存在时会削弱膜的静电排斥作用，从而使盐和染料更易通过膜。
2.5.2有无机盐存在时对染料的分离性能
分别在不同浓度的达旦黄溶液中加入NaCl，并固定NaCl溶液浓度为1000mg·L-1，测其性能如表5。可以看出，有氯化钠存在的情况下，各浓度的达旦黄溶液的截留率都比无氯化钠存在时要低，而纳滤膜对NaCl溶液的脱盐率要比无染料存在时稍有增加，且达旦黄浓度的增加对氯化钠溶液的脱盐率基本无影响。
2.5.3不同温度下对染料-盐溶液的分离性能
配制达旦黄浓度为100mg·L-1、NaCl浓度为1000mg·L-1的混合溶液，在不同温度下测纳滤膜对它们的分离性能，结果如表6。随着操作温度的提高，水通量逐渐增大，对氯化钠和达旦黄的截留率都有所降低。由表6可以看出，纳滤膜在80oC时对达旦黄还能保持较高截留率，可见在高温时此种膜也可对染料与氯化钠进行有效分离。
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