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聚砜管式膜的制备及其性能研究
一、引言
随着人类对水资源需求的不断增加，水处理技术也在不断地发展与更新。聚砜管式膜，是一种新型的膜分离技术，具有微孔尺寸小、分离效率高、通量大等优点，逐渐成为水处理领域的研究热点之一。
本文将介绍聚砜管式膜的制备及其性能研究，包括合理选择材料、制备方法、表征手段及其性能等方面的研究进展。
二、聚砜材料的选择
聚砜是一种高温、化学稳定性极佳的材料，广泛应用于高温、高压、强酸强碱等恶劣环境下的膜分离技术中。目前，在聚砜管式膜的制备中，常用的聚砜材料主要有两种：聚对苯二甲酰胺（PA）和聚间苯二甲酰胺（PI）。
PA具有良好的溶解性、热稳定性、化学稳定性和生物相容性，在制备聚酰胺中常用作溶剂。但在实际应用中，由于相对分子量较小，PA的力学性能较差，且易受水泡和细菌的影响。
PI在高温下有较高的热稳定性和耐化学腐蚀性，是一种较为理想的聚砜材料。但PI具有较差的溶解性和加工性能，制备过程中易出现漏洞和气泡。因此，聚砜管式膜的制备需要在材料的选择和加工过程中做一定的优化和改进。
三、制备方法
目前，制备聚砜管式膜的方法较为多样化，主要包括：空气流延法、溶液浸渍法、膜压缩法、真空吸附法、热水交联法等。下面将从溶液浸渍法和热水交联法两种方法来详细介绍。
（一）溶液浸渍法
聚砜溶液任意混合物由熔融聚砜和N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）组成。NMP是一种有机溶剂，具有较好的溶解性和挥发性，能够在制备聚酰胺的过程中起到助剂的作用。
具体制备过程如下：将聚砜和NMP按一定的质量比混合后旋转，使其充分混合，得到聚砜溶液；然后将得到的聚砜溶液慢慢浸泡到基材表面，使其表面均匀涂覆聚砜溶液；最后，将浸涂后的基材置于烘箱中，通过低温干燥，使得溶液中的NMP挥发，形成聚砜管式膜。
优点：制备过程简单，且成本低。
缺点：管式膜表面不易光滑，管径难以控制。
（二）热水交联法
该方法主要是通过交联增强管式膜的稳定性和力学性能，使其具有更好的过滤性能，适用于高温、高压和强酸强碱等复杂环境。
具体制备过程如下：将聚砜溶液均匀涂刷于基材表面，然后在表面定向涡流下，将水溶液从一端注入，并同时形成凝胶层；接着在一个热水浴中进行交联反应，并进行后处理，如洗涤、干燥、切割等工序。
优点：制备出的管式膜具有较好的过滤和拦截性能，且其表面光滑度高。
缺点：其成本较高，且制备过程中容易发生管子断裂等情况。
四、聚砜管式膜的性能
（一）孔径大小和分离性能
聚砜管式膜的孔径分布决定着其分离性能。一般来说，孔径大小越小，其过滤性能越好，但其通量较低。
通过扫描电镜（SEM）与测压法等手段，研究发现：当孔径大小在0.2~0.5μm时，其分离效果最佳，可以去除水中的菌群和微粒。
（二）渗透通量
通量是衡量膜分离技术性能的一个重要指标。渗透通量是指单位时间内通过膜表面的液体体积。对于聚砜管式膜，由于其孔径较小，通量相对较低。
利用现有的交联和掺杂技术，可以有效地增加聚砜膜的渗透通量。
（三）稳定性
对于聚砜管式膜来说，其热稳定性和化学稳定性是待优化的问题。
研究发现，采用热水交联法和电子束照射法等交联技术，可以有效地提高聚砜管式膜的稳定性和耐腐蚀性。
（四）抗污性能
在污染水源的情况下，会使膜表面产生沉积，从而影响其分离效果。因此，提高聚砜管式膜的抗污染能力，是其研究的一项重要内容。
采用前处理法和化学修饰法等技术，可以有效地提高聚砜管式膜的抗污性能，为实现长时间连续稳定的水处理提供可能。
五、结论
在不断提高水资源利用率和节约水资源的背景下，聚砜管式膜分离技术将得到越来越广泛的应用。在聚砜管式膜的制备和性能研究中，需要从材料的选择、制备方法、表征手段和性能等多个方面进行优化和改进。
未来，聚砜管式膜制备技术和应用研究将不断深入，并将在环境保护、水资源管理、食品安全等领域发挥着重要作用。