新型中空纖維離子交換膜的制備、表征與應(yīng)用.pdf

1、中空纖維離子交換膜由于其可自支撐、比表面積大、傳質(zhì)效率高、組件輕便、易組裝易集成等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于化工，環(huán)境，食品和生物醫(yī)藥等方面。在制備過(guò)程中，由于中空纖維膜對(duì)機(jī)械強(qiáng)度要求較平板膜高，且為了適應(yīng)特殊應(yīng)用背景的一些極端條件，如高溫、酸堿性、氧化性、有機(jī)溶劑等環(huán)境，對(duì)膜的化學(xué)穩(wěn)定性也提出較高要求。使用傳統(tǒng)的季銨化改性方法制備的中空纖維陰離子交換膜，其溶脹度大，機(jī)械強(qiáng)度下降，不利于膜的使用效率和壽命。本文為解決這個(gè)問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出能夠提高膜的

2、機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)保證較高水平的離子交換容量的改性方法，研制出性能好、壽命長(zhǎng)、效率高的中空纖維離子交換膜，主要提出了以下創(chuàng)新改性方法：
　　 (1)以溴化聚苯醚(BPPO)中空纖維膜為基膜，用有機(jī)小分子硅烷與基膜發(fā)生原位溶膠-凝膠過(guò)程，使有機(jī)膜網(wǎng)絡(luò)中加入無(wú)機(jī)硅成分，制備有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化中空纖維離子交換膜。這種方法不僅保證了成膜具有較高的離子交換容量，同時(shí)有效提高了膜的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，大大降低了膜的溶脹度。
　　

3、 (2)用1H-毗唑-1-羧酸脒鹽酸鹽(HPCA)作胍基化試劑，通過(guò)室溫水溶液中的溫和反應(yīng)，制備了胍基化中空纖維離子交換膜。用胍基代替?zhèn)鹘y(tǒng)的季氨基團(tuán)，膜的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性提高，溶脹度大大降低。同時(shí)溫和的反應(yīng)條件保障了膜的微觀多孔結(jié)構(gòu)不遭到破壞。
　　 基于以上兩種改性方法制備的中空纖維離子交換膜，作者研究了其在生物醫(yī)藥、貴金屬分離、催化氧化等方面的應(yīng)用及過(guò)程機(jī)理，具體內(nèi)容包括：
　　 (1)將不同硅烷雜化得到的雜化中

4、空纖維離子交換膜用于蛋白質(zhì)(BSA)的分離，其中四乙氧基硅烷(TEOS)雜化得到的中空纖維離子交換膜表現(xiàn)出優(yōu)越的蛋白質(zhì)吸附-脫附性能，在動(dòng)態(tài)吸附-洗滌-脫附過(guò)程中脫附效率達(dá)到94％。
　　 (2)而通過(guò)甲基丙烯酰丙基三甲氧基硅烷(Υ-MPS)雜化得到的中空纖維離子交換膜在藥物裝填和緩釋中有較好的應(yīng)用潛力，能夠長(zhǎng)時(shí)間以較穩(wěn)定速率釋放水楊酸鈉系列陰離子型藥物，且該雜化膜具有較好的生物相容性，能夠支持人體內(nèi)或體外面向體液緩釋藥物的潛在

5、應(yīng)用。
　　 (3)HPCA胍基化BPPO基膜制備得到的胍基膜對(duì)酸性溶液中的金離子表現(xiàn)出優(yōu)異的親和性，對(duì)金的吸附最大可達(dá)到770mg/g于膜，即3.91mmol/g干膜。吸附行為受到吸附時(shí)間、初始吸附液濃度、酸濃度的影響。胍基膜在混合金屬溶液中對(duì)金有選擇性吸附，能夠?qū)崿F(xiàn)混合溶液中提取和分離金。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，胍基膜主要通過(guò)靜電相互作用和螯合作用結(jié)合氯金酸根離子，其中螯合作用占主導(dǎo)地位。
　　 (4)胍基膜飽和吸附金后，使用

6、不同還原劑對(duì)表面金離子進(jìn)行原位還原，可制得納米金顆粒附著中空纖維膜。NaBH4、抗壞血酸、D-葡萄糖和檸檬酸鈉等四種還原劑中，NaBH4還原得到的金顆粒粒徑最小，在膜內(nèi)分布最均勻，被用于苯甲醇催化氧化反應(yīng)的探索研究。結(jié)果證明：納米金顆粒附著中空纖維膜對(duì)苯甲醇催化氧化模型反應(yīng)有一定的催化作用。在60℃時(shí)水溶液中反應(yīng)，加入催化膜后苯甲醛的產(chǎn)量提高為原來(lái)的1.7倍，苯甲酸產(chǎn)量提高為原來(lái)的16倍。膜的催化效率隨著使用次數(shù)的增加而降低，但降低幅度