水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜的研制及其特性評(píng)價(jià).pdf

1、本文以資源豐富、成本低廉、綜合性能良好的水玻璃和聚乙烯醇為原料進(jìn)行研究，發(fā)展出一種能制備出超濾膜的先進(jìn)方法。采用該方法制備出的水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜的孔徑尺寸達(dá)到超濾水平，適合于分離和濃縮蛋白質(zhì)或者其它大于其截留分子量的高分子化合物，尤其是能應(yīng)用于水處理。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，不同的水玻璃：聚乙烯醇比以及不同操作方式能生產(chǎn)出具有不同純水通量和截留分子量的超濾膜，其中所制備的一種水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜的純水通量為83.91-89.89L/(m2·

2、h)，截留分子量約在45000道爾頓，其機(jī)械強(qiáng)度等其它各種特性優(yōu)異。這在以水玻璃為基礎(chǔ)原料制備超濾膜方面實(shí)現(xiàn)了重要的突破。主要研究結(jié)果總結(jié)如下：
　?。?）通過對(duì)水玻璃的稀釋比例、聚乙烯醇的濃度、水玻璃/聚乙烯醇的比例這三個(gè)因素對(duì)水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜成膜的影響結(jié)果分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明水玻璃稀釋比例在1:8、聚乙烯醇的濃度在5％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、水玻璃/聚乙烯醇的比例1:1時(shí)的成膜效果較好。
　　通過對(duì)不同溶液后處理制成的復(fù)合膜的

3、純水通量和蛋清蛋白截留率的測(cè)定，結(jié)果表明無水乙醇處理后膜層變硬變厚，純水通量幾乎可以不計(jì),檸檬酸溶液處理后，膜的純水通量與純水比從99.56L/(m2·h)升至145.61L/(m2·h)，但是蛋清蛋白截留率卻降低了一半。硫酸溶液和L-谷氨酸溶液處理后都能使膜的純水通量小幅下降，截留率增加，但是硫酸溶液處理后膜的蛋清蛋白截留率增幅更大，所以綜合純水通量和蛋清蛋白截留的值，選擇用2mol/L硫酸溶液浸泡24 h處理方式。
　　用水玻

4、璃稀釋比例1:8，聚乙烯醇濃度5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），水玻璃/聚乙烯醇比例1:1，2mol/L的硫酸溶液浸泡24h的后處理配方制成的復(fù)合膜的純水通量為86.90±2.99L/(m2·h)，蛋清蛋白截留率為87.84±1.04%。
　　（2）通過對(duì)純水后處理和硫酸溶液后處理的水玻璃濃度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）5.4%、5.1%、4.8%的水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜的截留性能，孔隙率，機(jī)械性能及表面形貌的表征的研究結(jié)果表明水玻璃質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，復(fù)合膜的純水通

5、量也隨之減小，蛋清蛋白截留率增加，BSA截留率增加，胃蛋白酶截留率也增加。水玻璃濃度減小，純水處理的膜的孔隙率隨之升高，最大拉力隨水玻璃濃度減少而減小，抗拉強(qiáng)度隨水玻璃濃度減少而增加。在水玻璃濃度為5.1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，復(fù)合膜的拉伸長(zhǎng)度和伸長(zhǎng)率明顯優(yōu)于水玻璃濃度5.4%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）和4.8%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的膜。
　　水玻璃濃度為5.1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，硫酸處理的復(fù)合膜的純水通量有小幅下降，對(duì)BSA的截留率由53.23%變?yōu)?4.5

6、3%。硫酸處理后的復(fù)合膜的最大拉力、抗拉強(qiáng)度、拉伸長(zhǎng)度和伸長(zhǎng)率都有所增加，表明硫酸處理后的膜的機(jī)械強(qiáng)度更好，更有利于膜的利用。
　　采用水玻璃濃度為5.1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），經(jīng)過2mol/L H2SO4溶液浸泡24h后處理形成的膜，膜的純水通量為86.90±2.99L/(m2·h)，蛋清蛋白截留率在87.84±1.04%，經(jīng)推斷其截留分子量可能約在45000Da，由胃蛋白酶截留率81.21±3.01%和BSA截留率94.53%可以驗(yàn)證

7、。孔隙率28.39%，最大拉力2.13N，抗拉強(qiáng)度1.93MPa，拉伸長(zhǎng)度156.5mm，伸長(zhǎng)率314.6%。
　?。?）在膜的適應(yīng)性試驗(yàn)中，通過單因素實(shí)驗(yàn)研究了過濾壓力、提取液pH值、過濾時(shí)間對(duì)復(fù)合膜過濾大豆蛋白提取液的水通量的影響。通過對(duì)過濾壓力、提取液pH值和過濾時(shí)間等提取條件的優(yōu)化，確定最優(yōu)化提取和過濾大豆蛋白液的實(shí)驗(yàn)條件組合為過濾壓力負(fù)壓0.1MPa、提取液pH值10.0和過濾時(shí)間20 min，在此條件下膜的通量平均值為