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[新型耐高溫分離膜]
大連寶力摩新材料有限公司研究開發的新型高性能工程塑料雜環聯苯聚芳醚 酮（PPESK），是在綜合雜環聯苯聚芳醚 （PPES）和雜環聯苯聚芳醚酮（PPEK）兩項專利(ZL93109179.9和ZL93109180.2)技術基礎上研究開發的含二氮雜 酮聯苯結構的共聚型樹脂，可以兼顧耐高溫、高強度、成本適度的綜合優勢。Table1列出了含二氮雜 酮結構聚芳醚 酮（PPESK）以及聚芳醚 （PPES）和聚芳醚酮（PPEK）的主要性能。
初步研究結果證明，PPESK是一種十分理想的分離膜用高分子材料，已得到國內外膜科學與工業界的重視。2000年北美膜協會第十一屆年會，對PPESK作為有發展前景的膜材料進行了專門介紹，並將其作為性能優異的新型膜材料給予了肯定並推薦應用。本文主要介紹了此新型聚醚 酮及改性聚醚 酮在制備氣體分離膜、超濾膜和納濾膜方面的應用。
一、氣體分離
采用由PPESK制得的氣體分離膜與商用聚 氣體分離膜相比，PPESK對CO2、O2和H2的滲透繫數與商用聚 膜相近，而透氣選擇繫數PCO2/PN2、PO2/PN2和PH2/PN2分別提高58%、36%和26%，說明PPESK是一種優良的氣體分離膜材料[5]。
二、超濾膜[6∼9]
采用聚醚 酮和磺化聚醚 酮制備超濾膜與美國海德能公司的膜性能比較如表2所示。
從表2可知，PPESK和SPPESK超濾膜的水通量和截留率均比PSF超濾膜的高，且操作壓力低，說明PPESK和SPPESK超濾膜性能優於PSF超濾膜。
以PPESK超濾膜對KN-5R（黑）等分子量在600-860之間的10種染料的溶液進行分離處理，截留率均大於98%。當KE-R橙染料水溶液的溫度從20℃提高到80℃，膜對染料的截留率基本不變，水通量增加了近兩倍，結果如表3所示。說明該膜具有很好的耐熱性，在工業應用中經濟效益將十分顯著。
三、非對稱納濾膜及復合納濾膜
1、SPPESK非對稱納濾膜[8，9]
將聚醚 酮進行磺化改性後，制得磺化聚醚 酮（SPPESK），以SPPESK為膜材料、N-甲基 咯烷酮為溶劑，制備非對稱納濾膜。由表4可以看出，在0.3Mpa的操作壓力下，對硫酸鈉脫鹽率達到60%的納濾膜，對於嫩黃、蘭KN-BR等染料的截留率都在99%以上，說明此種膜對於分子量在幾百數量級的染料可以有效截留。
表5為操作溫度對非對稱納濾膜性能的影響，分別用100mg/l的蘭KN-BR水溶液和1000mg/l的Na2SO4溶液在0.3MPa的壓力下來測試膜在高溫下的分離性能。在操作溫度範圍內，隨著溫度的提高，膜的截留率有所降低，而水通量逐漸增大。
2、磺化聚醚 酮復合膜[10]
以PPESK超濾膜為支撐底膜、高磺化度SPPESK為復合層材料，制備耐高溫SPPESK復合納濾膜。而日本公司開發的NTR-7400繫列納濾膜和海洋二所開發的磺化聚醚 復合膜，均是以磺化聚 或磺化聚醚 為復合層材料，主要性能比較列於表6中[11，12]。雖然表6所示，SPPESK納濾膜的水通量比其它納濾膜的低，但是操作壓力比其它納濾膜低很多。若在相同的操作壓力下，SPPESK納濾膜的水通量將達到或超過具有與其分離效果相近的納濾膜的水通量。
SPPESK復合納濾膜同樣表現出良好的耐熱性。以達旦黃水溶液為供料液，將復合膜在130℃下運行1小時，降回室溫，升溫前後膜的水通量和截留率甚本不變。將SPPESK復合膜於沸水中處理2.5小時，膜的脫鹽率和水通量均未下降，說明膜具有較好的耐熱性能。
[SPPESK非對稱納濾膜在染料濃縮方面應用]
納濾(Nanofiltration)是一種介於反滲透和超濾之間的壓力驅動膜分離過程，納濾膜的孔徑範圍在幾個納米左右[1]。納濾膜對單價離子和分子量低於200的有機物截留較差，對二價離子或多價離子及介於200∼1000之間的有機物有較高脫除率。納濾膜隻需要使用較低操作壓力，且具有較高的通量。相比於反滲透，納濾具有設備投資低、能耗低的優點。納濾作為一種新型膜分離過程，是80年代中期發展起來的，並愈來愈廣泛地應用於電子、食品、飲料和醫藥等行業，如超純水制備，果汁高度濃縮、染料濃縮、多 和氨基酸分離、抗生素濃縮與純化和乳清蛋白濃縮等實際分離過程[2]。納濾具有超濾和反滲透所無法代替的功能，已成為目前膜分離領域中的一個新的研究熱點。
含二氮雜 酮結構聚醚 酮是目前耐熱等級最高的聚芳醚類樹脂，其磺化改性產物-磺化聚醚 酮（SPPESK）是非常好的膜材料，本課題組已對SPPESK非對稱納濾膜的制備進行了研究[3,4]，本文主要討論了磺化聚醚 酮納濾膜在染料脫鹽濃縮方面的應用，並考察了不同操作溫度對膜性能的影響。
1實驗部分
1-1實驗原料
PPESK、 SPPESK自制；N-二甲基-2- 咯烷酮（NMP），上海群力化工廠(進口分裝)；無水硫酸鈉、氯化鈉，分析純；達旦黃，分析純；751型分光光度計，上海分析儀器廠；DDS-11A型電導率儀，上海雷磁儀器廠。
1-2膜的制備
將干燥的聚合物與N-二甲基-2- 咯烷酮和添加劑按一定的比例混合溶解、靜置、脫氣泡，在無塵的環境中，將配置好的刮膜液倒在干淨的玻璃板上，用玻璃刮刀刮成一定厚度的膜，在空氣中蒸發一定時間後轉移到5℃以下的冰水中浸泡，待溶劑交換完全後，漂洗，待用。
1- 3膜性能評價
將膜在0.3MPa的壓力下預壓30min，再用杯式超濾器在室溫0.3MPa的壓力下，測各種供料液的水通量和脫鹽率。 染料濃度由751型分光光度計檢測，無機鹽濃度由DDS-11A型電導率儀測定。
2 結果與討論
2.1 納濾膜對染料的分離性能
在0.3Mpa的壓力下將膜初步用於染料分離。由表1可以看出，對硫酸鈉脫鹽率達到60%的膜，對於這幾種染料分子的截留率都在99%以上，說明此種膜對於分子量在幾百數量級的染料可以有效截留。
2.2 納濾膜對染料-鹽溶液的分離性能
目前，工業上大量應用的酸性染料在合成過程中有大量的NaCl產生，染料中NaCl及未反應的原料的存在會降低染料的品質。在傳統的工藝中，主要用離子交換樹脂除去染料中的NaCl，由於產生的NaCl很多，所以離子交換樹脂的用量很大，同時在干燥染料時需通過蒸發除去大量水，耗能很大。納濾膜由於其獨特的分離特性，為染料的脫鹽精制和濃縮提供了便捷的方法。我們以達旦黃和氯化鈉的混合溶液為被測物，考察納濾膜對於染料-鹽混合溶液的分離性能。
2.3 納濾膜對不同濃度的達旦黃溶液的分離性能
由表2可知，隨著溶液濃度的增大，納濾膜對溶液的水通量和截留率都減小。
2.4納濾膜對不同濃度的氯化鈉溶液的分離性能
由表3可以看出，隨著氯化鈉溶液濃度的增大，納濾膜的水通量和脫鹽率都減小。
2.5 納濾膜對混合溶液的分離性能
2.5.1有染料存在時對無機鹽的分離性能
分別在不同濃度的氯化鈉溶液中加入達旦黃，達旦黃濃度為100mg•L-1，進行測試，結果如表4，其中脫鹽率是指膜對氯化鈉溶液的脫鹽率，截留率是指對達旦黃溶液的截留率。由表可以看出，在達旦黃存在的情況下，納濾膜對氯化鈉的脫鹽率大於對同樣條件下的氯化鈉單一溶液的脫鹽率，而對達旦黃的截留率則比無NaCl存在時稍有降低，且NaCl的濃度變化對它的影響較大，這是因為當大量的鹽存在時會削弱膜的靜電排斥作用，從而使鹽和染料更易通過膜。
2.5.2有無機鹽存在時對染料的分離性能
分別在不同濃度的達旦黃溶液中加入NaCl，並固定NaCl溶液濃度為1000mg•L-1，測其性能如表5。可以看出，有氯化鈉存在的情況下，各濃度的達旦黃溶液的截留率都比無氯化鈉存在時要低，而納濾膜對NaCl溶液的脫鹽率要比無染料存在時稍有增加，且達旦黃濃度的增加對氯化鈉溶液的脫鹽率基本無影響。
2.5.3不同溫度下對染料-鹽溶液的分離性能
配制達旦黃濃度為100mg•L-1、NaCl濃度為1000mg•L-1的混合溶液，在不同溫度下測納濾膜對它們的分離性能，結果如表6。隨著操作溫度的提高，水通量逐漸增大，對氯化鈉和達旦黃的截留率都有所降低。由表6可以看出，納濾膜在80oC時對達旦黃還能保持較高截留率，可見在高溫時此種膜也可對染料與氯化鈉進行有效分離。
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