聚砜中空纤维超滤膜的流动电位研究.pdf

第29卷 第 6期 膜 科 学 与 技 术 VoI．29 No．6 2009年 12月 M吒M略RANE SCIENCEAND TECHN0U0GY Dec．2009 聚砜中空纤维超滤膜的流动电位研究 邱运仁 ，缪 畅，叶红齐 (中南大学 化学化工学院，长沙 410083) 摘 要：通过对聚砜中空纤维超滤膜在不同电解质溶液中的膜表面流动电位的研究，考察了 膜两侧压 差、电解质浓 度及 离子价 态及溶 液 pH 对流 动 电位 的影 响，用 Helmoltz— Schmolukovski方程与Gouy—Chapmann方程计算了膜面电荷密度 ，测定了污染膜经不同清洗 剂清洗后的流动电位和水通量．结果表明，流动电位绝对值随电解质浓度的增大而减小；同样 电解质浓度下，阳离子价态越高，流动电位绝对值越小．溶液 pH对流动 电位影响较大，当溶液 pH超过等 电点时，流动电位绝对值随溶液 pH 的增加而增加 ．在一定 电解质浓度范围内过滤 电解质溶液时，流动 电位和通量的衰减幅度不同，对含高价 阳离子的电解质溶液 ，流动 电位 的 衰减比通量衰减更明显． 关键词：超滤膜；流动电位；膜污染；清洗 中图分类号：T(28．8 文献标识码 ：A 文章编号：1007—8924(2009)06—0075—06 当电解质溶液在一定压力差作用下以与膜面垂 提供指导． 直(切向)方式通过多孔膜时，膜两侧 (端)就会相应 1 实验部分 地产生电位差，流动电位就是通过膜 的净 电流为零 时电位差随压力差变化的斜率 ．流动 电位是一种定 1．1 实验装置与原料 量地反映高分子膜 的表面特性、流动特性及化学和 聚砜 (PS)中空纤维超滤膜组件(截留分子量为 热力学特性的电动现象…1．由于通量对于膜污染只 6000，天津膜天科技有限公司)，中空纤维丝有效长 是基于宏观角度 的表征 ，因此仅仅通过通量衰减不 度为 240nllIl，内、外直径分别为 0．25ITlIn和 足以深刻了解膜污染机理，而流动 电位能反映膜表 0．41TlIn，有效膜过滤面积为 1．5m2．所用药品 面的荷 电性能，通过测定膜表面流动 电位可以判别 NaNO3，KN03，Ca(NO3)2，G l2，NaOH，EDTA，均 膜的荷电性质，进而通过理论分析与计算得知膜表 为分析纯．pH值调节采用 1mol／L的HC1溶液和 面吸附离子的性质与数量，以从微观角度来表征膜 1mol／L的NaOH溶液，所有溶液均采用二次蒸馏 污染程度l2j．由于流动电位是一种定量反映高分子 水配制． 膜的表面特性、流动特性的重要参数，因此对流动电 1．2 实验方法 位的研究激起了越来越多的研究者的兴趣 【 j．虽 实验温度恒定在 25℃，用一对 Ag／AgCl电极 然聚砜膜的应用 比较广泛，但对其膜过程 中的动电 分别置于膜组件两侧 的截留液和渗透液 中，分别连 现象的研究很少 ，．本文用聚砜 中空纤维超滤膜 接数字电压表正负极，以测定不同压差 (Ap=10～ 对不同种类和价态电解质溶液进行了一系列动电现 200kPa)下膜两侧的膜 电位差 (取前3min的平均 象的研究，结合通量表征方法研究了聚砜超滤膜 的 值)，进而计算流动电位值．实验装置流程如图 1 污染行为，并确定了适宜的清洗方案，以为工业应用 所示 ． 收稿Et期：2008—06—24；修改稿收到 日期 ：2008—07—30 基金项目：国家