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基于氧化电纺聚芳醚砜纳米纤维的耐溶剂聚合物微滤膜

2020-01-04   易丝帮

DOI: 10.1002/app.48506

聚合物膜在水体系的分离中有着广泛的应用,但对耐有机溶剂的微滤(MF)膜的研究却很少。本研究通过静电纺丝技术、冷压和氧化处理制备了具有高水通量的耐有机溶剂的氧化聚芳亚砜砜-6(O-PASS-6)纳米纤维MF膜。O-PASS-6纳米纤维MF膜由交织的电纺均匀的295 nm纳米纤维制成,平均孔径为0.44μm。通过扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱和X射线衍射对O-PASS-6纳米纤维MF膜的形貌、化学结构和聚集结构进行了表征。对重量损失、溶胀率和微观结构变化的研究表明,O-PASS-6膜在强极性溶剂,例如1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI),二甲基甲酰胺(DMF),和四氢呋喃(THF)中具有较好的稳定性。MF性能测试结果表明,O-PASS-6纳米纤维膜的纯水通量高达753.34 L m-2 h-1,对0.2 μm粒子的截留率为99.9%。更重要的是,经侵蚀性溶剂处理后,膜仍具有良好的微滤性能:当在DMI、DMF和THF中浸泡7天时,水通量分别为770.08、775.66和766.36 L m-2 h-1。研究的两种粒子的截留率均保持在99%以上。事实证明,具有良好耐溶剂性的O-PASS-6膜可以用作预过滤膜,以消除污水和侵蚀性溶剂中的亚微米颗粒。

 

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图1.静电纺丝过程和PASS-6纳米纤维膜制备的示意图。[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图2.不同PASS/DMI浓度的静电纺丝PASS纳米纤维的SEM图像:(a)0.20 g/mL,(b)0.21 g/mL,(c)0.25 g/mL,(d)0.26 g/mL,和(e)0.27 g/mL。比例尺:50μm。[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图3.原始PASS和O-PASS电纺纳米纤维膜的FTIR。[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图4.PASS和O-PASS膜的高分辨率XPS调查光谱。插图是膜的表面元素含量。[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图5.(a)原始PASS和(b)O-PASS纳米纤维膜的S2p峰的分配。[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图6.(a)PASS和(b)O-PASS纳米纤维膜的SEM。[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图7.(a)PASS-6,(b)O-PASS-6和经(c)DMI、(d)DMF、(e)THF处理的O-PASS-6纳米纤维膜的SEM图像。(f)这些膜的平均纤维直径。


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图8.纳米纤维微滤膜的X射线衍射。[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图9.O-PASS-6膜和经溶剂(DMI,DMF和THF)处理的O-PASS-6膜的孔径分布。 [颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图10. PASS-6、O-PASS-6膜和经溶剂(DMI、DMF和THF)处理的O-PASS-6膜的纯水通量。[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图11.进料溶液的典型照片:(a)O-PASS-6膜过滤之前和(b)之后。[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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图12.0.5(向上)和0.2μm(向下)颗粒过滤后的O-PASS-6膜的SEM图像(插图为光学照片):(a)顶部表面,(b)中间表面和(c)底面,(d)和(e)横截面。[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]


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