聚酰胺聚砜中空纤维纳滤复合膜药物截留性能研究

聚酰胺/聚砜中空纤维纳滤复合膜药物截留性能研究作者：郭豪，张宇峰，王刚，刘恩华，杜启云作者单位：天津工业大学,中空纤维膜材料与膜过程教育部重点实验室,天津,300160相似文献(10条)1.学位论文王刚极性有机分子纳滤行为研究2008本文首先从氢键角度出发，选择几种具有代表性的极性有机分子和盐类进行纳滤实验，探讨氢键作用对纳滤过程的静电效应和位阻效应的影响，并用Materialstudio对该过程中的电子转移、分子体积变化等进行了计算，旨在为极性有机分子的纳滤过程提供理论依据；其次选用NF-270纳滤复合膜和自制的中空纤维纳滤膜，对几种不同分子量的天然药物(如大黄素、咖啡因、咖啡酸、葛根素、维生素C、柠檬酸等)进行了纳滤行为研究，并考察了操作压力、浓度、pH、离子浓度等因素对纳滤膜截留行为的影响，旨在探讨纳滤技术用于药物分离过程的最佳操作条件；最后选择丹参、杜仲、五味子等单方中药体系，采用微滤-超滤-纳滤相结合的膜技术进行药物的提取、分离、浓缩和精制，旨在为膜技术在中药分离领域的应用提供实验依据。br　　本文的研究结果表明：br　　1、极性有机分子可以和聚酰胺类纳滤膜形成众多氢键。由于氢键的形成引发了两种伴随效应：一是沿着氢键链发生电子传递现象，负电荷由供体酰胺转移到受体极性有机分子上；二是极性有机分子通过氢键与水分子发生缔合，使得沿着氢键链方向极性有机分子的范德华表面积有规律的变大。即氢键作用对荷电效应和位阻效应均产生了一定的影响。br　　2、在天然药物的纳滤过程中，不同的操作条件对纳滤膜的截留率和通量有很大的影响：随着压力的升高，通量会有所升高而截留率略有下降；药物浓度增大，截留率和通量均呈现下降趋势；pH值增大，截留率先有所升高后略有下降，而通量逐渐下降；离子浓度增大，截留率和通量均逐渐下降。即选择适宜的操作条件可以实现天然药物的提取、分离和浓缩。br　　3、纳滤复合膜已具有一定分子量区段的截留和分级，即对不同分子量区段的选择性，并且有相当的膜通量。将纳滤技术应用于生产上，采用循环截留工艺，对小分子量药物进行提纯、分离：对大分子量药物进行浓缩、精制，均具有一定的可行性。2.学位论文王薇聚甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯/聚砜中空纤维纳滤复合膜的研究2005本文以聚甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)为表层材料，以对二氯苄为交联剂，以聚砜(PSF)中空纤维超滤膜为基膜，通过界面聚合反应(季铵化反应)制备了荷正电中空纤维复合纳滤膜。研究了基膜、PDMAEMA、交联剂、溶剂、催化剂等和制膜的工艺对复合纳滤膜截留性能的影响，从中总结出以聚电解质为交联预聚体制备复合纳滤膜的基本规律。主要进行以下几方面的研究：首先用本体聚合的方法制备了PDMAEMA，采用中空纤维超滤技术精制PDMAEMA水溶液。PDMAEMA水溶液具有浓度、外加盐和pH的响应性。PDMAEMA凝胶层也表现出相同的特点。研究了以聚砜(PSF)平板膜为基膜时，PDMAEMA复合纳滤膜的制备条件。研究结果如下：此界面聚合反应在有机相中进行；较优的制备条件为：PDMAEMA浓度为2％(wt％)，对二氯苄浓度为1～1.5％(wt％)，应加入少量的NaHCO3来维持溶液的微碱性，室温下反应即可进行，反应时间为5小时。另外，用辐照交联的方法制备了PDMAEMA平板型复合纳滤膜，所制备的纳滤膜对2g/LMgSO4的截留率为50％左右。中空纤维外压复合纳滤膜的制备实验包括以下内容：进行了中空纤维外压纳滤膜的基膜选择，研究了基膜对聚合物溶液的吸附行为；确定PDMAEMA涂层液的最佳浓度为0.75％(wt％)；在PDMAEMA水溶液中加入0.148mol/LNaHCO3能提高纳滤膜对二价盐的截留率，但对通量的提高不大；往PDMAEMA水溶液中加入5％(v/v)乙醇能得到高通量、高脱盐率的中空纤维纳滤膜，对MgSO4的截留率≥98％，水通量可达19.5L/(m2·h)(内压膜)，水通量≥20L/(m2·h)(外压膜)；加入催化剂碘化钾(KI)使反应时间缩短为3.5h。荷正电的PDMAEMA中空纤维纳滤膜对无机盐的截留率顺序为：MgSO4＞MgCl2＞NaCl＞KCl＞KI，对阳离子的截留顺序为：Mg2+＞Na+＞K+，对阴离子的截留顺序为：Cl-＞Br-＞I-。对蔗糖的截留率＞60％，对D-甘露糖的截留率为37.4％(外压膜)和32.2％(内压膜)，并能有效软化自来水。对分子量大于300的小分子荷正电染料的截留率＞50％。纳滤操作条件影响纳滤膜对无机盐的截留性能。无机盐的浓度上升，纳滤膜的截留率和通量都略有下降；纳滤膜对无机盐的截留率和水通量随着操作压力增大而上升。PDMAEMA复合纳滤膜表现出温度敏感性和pH敏感性。制备了PDMAEMA中空纤维内压纳滤膜，确定PDMAEMA溶液的浓度为0.75％(wt％)，内压纳滤膜对无机盐的截留率和通量的变化与压力的关系符合高斯曲线。实验测试了PDMAEMA复合纳滤膜的耐溶剂性，所用溶剂为纯水，0.5mol/LHCl，0.5mol/LNaOH和30％H2O2(wt％)。实验表明：PDMAEMA复合纳滤膜的杀菌性、耐碱性、耐氧化性较好，但不适于在酸性介质中保存和使用。3.会议论文王刚.张宇峰.郭豪.王翔天然药物纳滤行为的研究2008本文以NF270纳滤复合膜对几种不同分子量的天然药物(如大黄素、咖啡因)进行了纳滤行为研究,并考察了操作压力、浓度、pH、离子浓度等因素对纳滤膜截留行为的影响。结果表明,NF270纳滤复合膜截留分子量在300左右(例如对相对分子质量为270.23的大黄素几乎100％截留,对相对分子质量较小的咖啡因截留率小于60％)；随着pH的增大,纳滤膜对大黄素的截留率稍有下降,对其他三种药物的截留率略有升高,而通量逐渐升高；改变溶液的离子浓度,纳滤膜的截留率和通量均下降。由此可见,选择适宜的操作条件可以实现天然药物的提取、分离和浓缩。4.学位论文田国军纳滤膜性能及其在染料分离中的应用2007本文以中控纤维超滤膜为基膜，哌嗪为水相单体，均苯三甲酰氯为有机相单体，三乙胺为酸接受剂，通过界面聚合反应在基膜表面形成超薄功能层，制备了低压高性能聚哌嗪酰胺/聚砜纳滤中空纤维复合膜。通过研究其不同的分离性能，为纳滤中空纤维复合膜的应用奠定基础。设计探索了采用超滤/纳滤联合工艺处理染料中间体，苯基杰酸、苯甲酰基杰酸、乙酰基杰酸、对甲氧基杰酸的母液或废液，可实现零排放，形成了一条绿色生产工艺路线。本文主要进行了四个方面的研究：一.对两种不同切割分子量的中空纤维基膜进行了复合研究，发现用切割分子量为20000的基膜制备的复合膜性能要远远好于用切割分子量为6000的基膜制备的复合膜。二.对自制纳滤中空纤维复合膜的截留性能进行了分析，结果表明，纳滤中空纤维复合膜对不同价态的盐有不同的截留率，对KCl和NaCl的截留率只有10％～20％，而对MgCl,2和CaCl,2的截留率相对较高一些，50％～70％，对Na,2SO,4和MgSO,4的截留率高达98％。溶液中非极性添加剂的加入不会对纳滤膜的分离性能产生影响。三.利用超滤/纳滤联合工艺来处理染料中间体的母液，经过处理后母液中NaCl含量降低，所得的染料有效成分含量由原来的75％上升到83％，提高了染料的质量。四.利用超滤/纳滤联合工艺来处理生产染料中间体所产生的废液，经过处理后的溶液的COD值在200左右，基本达到国家排放标准，降低了废液对环境的污染；纳滤膜产生的浓缩液可以再次投入到生产中去，实现零排放绿色生产工艺路线。5.学位论文谢景源辐照交联法制备聚甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯/聚砜内压型中空纤维纳滤复合膜的研究2007本文以聚砜(PSF)中空纤维超滤膜为基膜,以聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)水溶液为涂层液,采用电子束辐射技术,使PDMAEMA在基膜内表面交联,制备了中空纤维内压型复合纳滤膜。以0.017mol/L的MgSO4水溶液为测试溶液,在0.7MPa压力,29℃下,所制备的中空纤维复合纳滤膜的截留率可达到84.8％,水通量为5.6L/(m2·h)。㈠研究了PDM水溶液浓度,制备PDMAEMA时引发剂的加入量,聚合物pH值,涂膜后干燥时间,水溶液中NaHCO3的添加量等条件对所制备的纳滤膜分离性能的影响。实验证明PDM水溶液的酸碱性直接影响到纳滤膜的截留性能,当PDM水溶液呈弱碱性时有利于交联反应的进行,当PH值为10.2时效果最好；缓冲碱NaHCO3的加入可调节和维持环境pH值,起到维持分子构象的稳定的作用,加入缓冲碱的含量为PDM溶液的0.08％(wt％)时,制得的纳滤膜的截留性能最好。㈡PDMAEMA复合纳滤膜对重金属盐离子有截留率,并且各重金属离子之间有区别,有可能实现重金属离子废水的回收与浓缩。同时PDMAEMA复合纳滤膜可以截留中性小分子物质,实现单糖与多糖的分离；对于具有空间位阻较大的苯环结构的有机物,截留效果相当好,可达到90％。改变系统的操作参数,如温度、压力、pH值和浓度等,对复合纳滤膜的截留性能有影响。㈢将自制的内压型中空纤维复合纳滤膜和商品化的NF90膜和NF270膜应用于离子液体的截留实验,实验表明,自制纳滤膜对离子液体的截留率很小,采用NF90膜可有效截留离子液体。6.期刊论文王薇聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯/聚砜中空纤维纳滤复合膜的研究-材料导报2005,19(8)以聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)为表层材料,以对二氯苄为交联剂,聚砜(PSF)中空纤维超滤膜为基膜,通过界面聚合反应(季铵化反应)制备了荷正电中空纤维复合纳滤膜.研究了基膜、PDMAEMA、交联剂、溶剂、催化剂等和制膜工艺对复合纳滤膜截留性能的影响,从中总结出以聚电解质为交联预聚体制备复合纳滤膜的基本规律.首先用本体聚合的方法制备了PDMAEMA,采用中空纤维超滤技术精制PDMAEMA水溶液.PDMAEMA水溶液具有浓度、外加盐和pH的响应性.其凝胶层也表现出相同的特点.研究了以聚砜(PSF)平板膜为基膜时,PDMAEMA复合纳滤膜的制备条件.研究结果如下:此界面聚合反应在有机相中进行;较优的制备条件为:PDMAEMA浓度为2wt%,对二氯苄浓度为1%～1.5%(wt),应加入少量的NaHCO3来维持溶液的微碱性,室温下反应即可进行,反应时间为5h.另外,用辐照交联的方法制备了PDMAEMA平板型复合纳滤膜,所制备的纳滤膜对2g/LMgSO4的截留率为50%左右.中空纤维外压复合纳滤膜的制备实验包括以下内容:进行了中空纤维外压纳滤膜的基膜选择,研究了基膜对聚合物溶液的吸附行为;确定PDMAEMA涂层液的最佳浓度为0.75wt%;在PDMAEMA水溶液中加入0.148mol/LNaHCO3能提高纳滤膜对二价盐的截留率,但对通量的提高不大;往PDMAEMA水溶液中加入5%(v/v)乙醇能得到高通量、高脱盐率的中空纤维纳滤膜,对MgSO4的截留率≥98%,水通量可达19.5L/(m2·h)(内压膜),水通量≥20L/(m2·h)(外压膜);加入催化剂碘化钾(KI)使反应时间缩短为3.5h.荷正电的PDMAEMA中空纤维纳滤膜对无机盐的截留率顺序为:MgSO4＞MgCl2＞NaCl＞KCl＞KI,对阳离子的截留顺序为:Mg2+＞Na+＞K+,对阴离子的截留顺序为:Cl-＞Br-＞I-.对蔗糖的截留率＞60%,对D-甘露糖的截留率为37.4%(外压膜)和32.2%(内压膜),并能有效软化自来水.对分子量大于300的小分子荷正电染料的截留率＞50%.纳滤操作条件影响纳滤膜对无机盐的截留性能.无机盐的浓度上升,纳滤膜的截留率和通量都略有下降;纳滤膜对无机盐的截留率和水通量随着操作压力的增大而增加.PDMAEMA复合纳滤膜表现出温度敏感性和pH敏感性.制备了PDMAEMA中空纤维内压纳滤膜,确定PDMAEMA溶液的浓度为0.75wt%,内压纳滤膜对无机盐的截留率和通量的变化与压力的关系符合高斯曲线.实验测试了