摘 要

相较于传统的分离过程,现代膜分离过程具有设备单一,工艺流程简便，易操作,低能耗和无污染等优势。如今所谓的超滤是指：借助于压力差,比较被分离物质分子量的差异来进行筛分分离的膜过程。同样超滤作为一种绿色高效的分离技术,在超纯水制备、工农业废水处理、生物制品浓缩与分离等方面有着较大的优势。而醋酸纤维素因其来源广泛，价格低廉，成膜工艺简单且成膜后性能良好等特点，故成为制备超滤膜的主要材料。

本文以醋酸纤维素（CA）为原料，以PVP/DMAC、PVP/DMF、PVP/NMP、PVP/DMF/丙酮这四种不同的溶剂体系，采用浸没沉淀相转化法制备CA超滤膜。进行了红外，热重分析，考察聚合物浓度，溶剂配比，溶剂体系对膜结构和性能的影响。综合实验得出如下结论：1、随着CA浓度的增加，样品膜的接触角逐渐增大，拉伸强度和断裂伸长率也相应增加，且当CA浓度增至16%时接触角度数陡增；2、随着溶剂中PVP浓度的增加，样品膜的接触角先增大，在达到2%-3%时趋于平缓，随后再次增大，拉伸强度和断裂伸长率明显增加；3、随着丙酮浓度的增加，接触角也会随之增大，拉伸强度和断裂伸长率反而减小。

关键词：醋酸纤维素 超滤膜 相转化法

Abstract

In comparison of traditional separation methods, the membrane separation technology has obvious advantages of simpler device, easier operation, lower energy consumption and non-pollution. Ultra-filtration is a separation technology of efficient and environment protecting. Ultra-filtration can be used for the treatment of industrial wastewater, the concentration of biological products and technology of separation. And ultra-filtration has obvious advantages. Cellulose Acetate (CA) is main material of the preparation of ultra-filtration membrane, mainly because its extensive source, cheap price and good performance of becoming film.

With PVP/DMAC,PVP/DMF,PVP/NMP,PVP/DMF/acetone as solvents CA ultra-filtration cellulose membranes were prepared by using phase-inversion method. Factors influencing of performance were investigated by TG,FTIR,polymer concentrations and volume composition . In sum,an increase in CA concentraction cause a increaes in contact angle and tensile strength and breakage elongation,the CA concentraction is 16%,a suddenly increase in contact angle;With the increase in PVP concentraction of the solvent ,the contact angle of the sample film to increase leveled off at 2% -3%, and then again increases, tensile strength and elongation at break increased significantly; an increase in concentration of acetone cause an increase the contact angle and a decrease in the tensile strength and elongation.

Key words: cellulose acetate, ultrafiltration membrane, phase inversion

目录

第一章 文献综述 6

1.1 引言 6

1.2 膜的定义及分类 6

1.3 膜的制备方法 9

1.4 膜结构的控制 10

1.4.1 聚合物浓度对CA膜性质的影响 10

1.4.2 溶剂配比对CA膜性质的影响 10

1.4.3 铸膜液添加剂对CA膜性质的影响 11

1.4.4 凝结浴温度对CA膜性质的影响 12

1.5 本文的研究目的和意义 13

第二章 CA超滤膜的制备及其表征 14

2.1 实验部分 14

2.1.1 实验原料及仪器 14

2.1.2 CA膜的制备 15

2.1.3 CA膜的性能测试及表征 15

2.2 实验结果 17

2.2.1 醋酸纤维素超滤膜的红外谱图分析 17

2.2.2 醋酸纤维素超滤膜的热重分析谱图分析 24

2.2.3 醋酸纤维素超滤膜的接触角分析 29

2.2.4 醋酸纤维素超滤膜的拉伸强度及断裂伸长率分析 31

结论 35

致谢 36

参考文献 37

第一章 文献综述

1.1引言

膜分离技术是利用膜对混合物各组分的选择渗透性能的差异来实现分离、浓缩、提纯及净化的一种技术。膜分离过程具有高效，安全，便捷，环保，节能等诸多优点，在处理工业废水，农业废水，海水污染，以及石油化工，生物，医疗，航空，食品健康，电子，纺织工业等有广泛的应用。被科学家认为是20世纪末到21世纪中期最具有发展前景的高新技术之一。我国也正积极发展膜分离技术，并进入了世界膜工业强国，有力的推进了社会，经济的快速发展，由此可见，膜技术具有广阔的发展前景和和未来应用。

纤维素是地球上含量最为丰富的天然高分子，植物通过光合作用每年可以生产出亿万吨的纤维素^[1]。来源广泛、生物相容性好、物化性能稳定，一直被认为是理想的膜材料。 早期聚合物膜的研究主要集中于纤维素及其衍生物。1846年Schonbein 就发明了硝化纤维素膜^[2]。纤维素是最为丰富的天然高分子材料，是可再生的绿色有机资源。从化学结构上看，纤维素是以D-2葡萄糖基构成的链状高分子化合物，每个葡萄糖基环均含有3个羟基，具有优良的亲水性和耐酸碱性。

1.2膜的定义及分类