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纳米SiO_2-聚偏氟乙烯复合膜分离山药多糖的研究

杨剑飞  
【摘要】: 进入21世纪以来,膜分离技术已被广泛地应用于化学工业、食品加工、水处理、医药技术等各个领域。其操作过程一般简单,经济性较好,往往没有相变,可在常温下操作,既节省能耗,又特别适用于热敏性物质的处理。膜材料包括天然和有机高分子膜材料,以及无机膜材料,它是发展膜技术的核心问题,膜的性能与膜材料本身的性能密切相关。 聚偏氟乙烯(PVDF)是一种综合性能良好的分离膜材料,具有良好的化学稳定性和热稳定性。相对于其它膜材料,PVDF膜的一个显著特点是疏水性强,所以PVDF膜容易被污染,处理水基体系过程中阻力大、通量小。如何通过亲水化等改性手段来提高聚偏氟乙烯膜的抗污染能力和降低膜运行过程的动力能耗是目前急需解决的问题。 本文首先对PVDF膜制备过程中几个主要影响因素进行综合考查,得到PVDF膜的最佳制备条件为PVDF含量wt.16%,PEG400含量wt.8%,凝固浴温度为30℃。 然后采用了将纳米SiO_2粒子和聚偏氟乙烯共混制成复合膜。它既具有PVDF的耐高温,良好的机械性能与化学稳定性,又具有SiO_2的良好的亲水性。为了防止纳米SiO_2粒子的团聚,利用偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷来对纳米SiO_2粒子进行改性,实验证明当纳米SiO_2粒子与硅烷偶联剂为2:1时得到的改性粒子制得的复合膜的渗透和分离性能效果最佳,改性SiO_2粒子质量与PVDF比为1:4时,复合膜的亲水性最好。 同时本文利用自制的复合膜来对山药多糖进行分离纯化。考查了复合膜在分离山药多糖中影响膜性能的各个因素,确定了分离的最佳工艺条件。在这个条件下对山药多糖溶液进行分离,多糖的收率达到74.7%。 本文还对复合膜的耐污染机理进行了初步探讨。阐述了改性纳米SiO_2粒子的加入如何提高复合膜的亲水性,以至最后提高复合膜的耐污染性能。


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