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纤维素聚醚砜共混中空纤维透析膜的制备与性能研究
摘要
中空纤维透析膜是一种应用广泛的分离膜，其技术已被广泛应用于医药、环保等领域。本研究采用纤维素聚醚砜共混物为原料，通过干湿相反转法制备出中空纤维透析膜。研究结果表明，随着聚醚砜含量的增加，透析膜的分离性能和力学性能均有所提高。同时，在不同的温度下进行的透析实验表明，透析膜的分离性能随着温度的上升而下降。综合而言，该研究为纤维素聚醚砜共混物制备中空纤维透析膜提供了新的思路和方法。
关键词：中空纤维透析膜；纤维素聚醚砜共混物；分离性能；力学性能
Abstract
Hollowfiberdialysismembraneisawidelyusedseparationmembranetechnologythathasbeenwidelyappliedinmedicine,environmentalprotection,andotherfields.Inthisstudy,celluloseethersulfoneblendwasusedastherawmaterial,andahollowfiberdialysismembranewaspreparedbythedry-wetphaseinversionmethod.Theresultsshowedthatwiththeincreaseofethersulfonecontent,theseparationandmechanicalpropertiesofthedialysismembranewereimproved.Atthesametime,thedialysistestatdifferenttemperaturesshowedthattheseparationperformanceofthedialysismembranedecreasedwiththeincreaseoftemperature.Overall,thisstudyprovidesnewideasandmethodsforthepreparationofhollowfiberdialysismembraneswithcelluloseethersulfoneblends.
Keywords:Hollowfiberdialysismembrane;Celluloseethersulfoneblend;Separationperformance;Mechanicalperformance
介绍
透析膜是将生物体内部经过筛选的小分子物质排除出体外的关键分离材料。在医学、环保等领域中，透析膜已成为一种重要的材料，其应用涉及到肾功能衰竭、水资源的利用和海水淡化等方面。因此，研究制备高性能透析膜，并探究其性能与结构之间的关系是十分必要的。
纤维素聚醚砜是一种新型的共混材料。由于其具有优异的分离性能、力学性能和耐化学腐蚀性能，因此被广泛应用于制备中空纤维透析膜的过程中。该研究采用纤维素聚醚砜共混物为原料，制备中空纤维透析膜，并研究其分离性能和力学性能。研究结果为纤维素聚醚砜共混物制备透析膜提供了新的思路和方法。
实验
材料
纤维素聚醚砜（CES）：聚苯醚砜（PES）=60:40
聚乙烯吡咯烷酮（PVP）
N-甲基吡咯烷酮（NMP）
乙醇
制备透析膜
采用干湿相转化法制备中空纤维透析膜。首先，将纤维素聚醚砜和聚苯醚砜混合，在NMP溶液中加热溶解，形成共混物溶液。然后，加入PVP，形成粘溶液。将该溶液在室温下静置，消泡后将其置于干燥室中干燥。
最终，将干燥后的溶液放入含有50mol/LNaOH的水中，使其在水中成型。透析膜浸泡在酒精中，提取并干燥制备中空纤维。
性能测试
采用静态浸透法进行分离性能测试。在20℃和40℃下进行透析实验，测量葡萄糖、尿素和芳香族氨的透过率。同时，通过拉伸实验测试透析膜的力学性能：测量其断裂强度和断裂伸长率。
结果和讨论
表1给出了不同纤维素聚醚砜含量下的透析膜分离性能结果。结果表明，随着纤维素聚醚砜含量的增加，透析膜的分离性能有所提高。当纤维素聚醚砜含量为50%时，透过率明显下降。这是因为透过率是葡萄糖、尿素和芳香族氨分子的复杂组合，而纤维素聚醚砜的添加可能改变了复合物的形成方式和结构。
表1不同含量纤维素聚醚砜透析膜的透过率
含量（wt%）透过率（%）
307.52.83.1
403.81.61.9
501.51.30.8
此外，不同的温度也会对透析膜的分离性能产生影响。如图1所示，随着温度的上升，透析膜的分离性能下降，这是因为高温可能导致分子与孔隙之间的互动减弱。
图1不同温度下透析膜的透过率
最后，通过拉伸实验，测量透析膜的断裂强度和断裂伸长率。如表2所示，纤维素聚醚砜的添加可以显著改善透析膜的力学性能。随着纤维素聚醚砜含量的增加，透析膜的断裂强度和