第18卷第4期膜科学与技术Vo1.18No.41998年8月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYAug.1998纺丝工艺与PAN/CA中空纤维超滤膜性能的关系刘永建沈新元王庆瑞陈雪英(中国纺织大学高分子材料系,上海200051)摘要研究了干-湿法纺丝工艺参数对聚丙烯腈/二醋酸纤维素(PAN/CA)中空纤维超滤膜性能的影响.结果表明,随着填充液压力的升高,挤出速率的增大,以及干纺程的增加,中空纤维膜的孔隙率、平均孔直径和水通量增加,截留率下降.内、外凝固液浓度对膜性能有不同的影响.在总拉伸倍数一定的情况下,改变第一二级拉伸,可有效调节中空纤维的性能.关键词聚丙烯腈二醋酸纤维素干-湿纺中空纤维膜分类号TS1021523中空纤维具有耐压性能高、比表面积大、密封结后,放置备用.构简单、装置简化等优点.其中,聚丙烯腈系中空纤113中空纤维膜的制备维由于具有非常优良的耐气候性、耐霉菌性以及较采用干-湿法,在自制干-湿纺丝机上进行制好的耐溶剂性、化学稳定性和热稳定性,并且原料丰备.富、价格低廉,因此倍受到重视.它是国外已商品化114膜性能的测定的中空纤维超滤膜之一[1],但其制造方法却大多散11411水通量应用上海新华医院所制人工心肺见于各类专利[2].对于纺丝工艺与中空纤维膜性能机和SS-5型中空纤维超滤器,在进液流量为之间的关系,本实验室曾进行过一些初步的研1L/min的条件下测试.究[3].同时,为了提高PAN超滤膜的水通量,我们11412截留率利用一定分子量的葡聚糖溶液进曾讨论过铸膜液的热力学条件与膜性能结构的关行膜过滤,由显色剂蒽酮确定出糖溶液过滤前后吸系.在上述工作的基础上,笔者进一步地探讨纺丝工光度的变化,进而得到浓度的变化.用下式计算截留艺对膜性能的影响,以及纺制适用于民用净水方面率:的中空纤维膜.1-2滤后浓度R=×100%滤前浓度+滤后浓度1实验115膜结构测定11511孔隙率111原料及试剂Ww-Wd聚丙烯腈(PAN),实验室自制,Mn=53000;ε=22×100%π(R0-Ri)lρ水二醋酸纤维素(CA),江苏昆山年沙化工厂,进式中口分装;ε———中空纤维膜孔隙率;葡聚糖(T7O),瑞典Pharmacia公司,Mn=Ww、Wd———分别为膜的湿态和干态质量,g;36100,MW=67900;R、R、l———分别为中空纤维的外径、内径和二甲基亚砜(DMSO),CP级,上海金山化工厂1oi长度112铸膜液的配制,cm;ρ———测试条件下水的密度3分别称取一定质量的PAN和CA,先后加入到水,g/cm.DMSO中,经溶胀后再溶解,趁热过滤,真空脱泡11512孔径利用下式计算孔径r(nm).收稿日期:1997-05-23;修改稿收到日期:1997-09-12第一作者:男,28岁,工学硕士,现为复旦大学材料系博士研究生第4期刘永建等:纺丝工艺与PAN/CA中空纤维超滤膜性能的关系·43·1/28ηlF1/2表2挤出速率与中空纤维膜性能的关系r=(219-1175Pr)()PrΔP挤出速度水通量式中对T7O截孔隙率平均孔外径/mL·min-1/L·m-2·h-1留率/%/%径/nm/μmPr———孔隙率,%;617169319821512142685η———水粘度,mPa·s;819139114841112188712l———膜厚度,mm;10221789168518131837542F———水通量,L/m·h;1226158618871214182790ΔP———操作压力,×10-1MPa.11513形态结构样品进行喷金处理后,用英国产一般认为,溶剂蒸发能使膜表层致密,但二甲基Camscan-4型扫描电子显微镜进行观察.亚砜(DMSO)在空气中极易吸湿,且吸湿速率超过挥发速率,表层的凝固浓度不是增加而是降低,中空2结果与讨论纤维的凝固历程由完全的湿法双扩散变为部分的向211填充液压力的影响气相凝固,从而导致水通量随干纺程增加而上升.采用插入管式中空纤维喷丝头纺丝.在插入管表3干纺程长度与膜性能的关系中通入填充液,一方面为刚挤出成形的纤维提供内干纺程长度水通量对T7O截孔隙率平均孔径部支撑,另一方面起内凝固作用,结果如表1所示./cm/L·m-2·h-1留率/%/%/nm随着填充液压力的增大,中空纤维内、外径均增大,10101016961878159188但内径增加较快,纤维壁厚下降.另外,填充液压力121513149513801710196增大意味着填充液流量增大,同时增大了膜界面处151017169319821512142溶剂和