殼聚糖改性靜電紡聚砜纖維膜對(duì)染料的過(guò)濾性能

劉雷艮， 潘志娟， 牛建濤

(1. 蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 江蘇 蘇州 215008； 2. 蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院， 江蘇 蘇州 215021)

殼聚糖改性靜電紡聚砜纖維膜對(duì)染料的過(guò)濾性能

劉雷艮1， 潘志娟2， 牛建濤1

(1. 蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 江蘇 蘇州 215008； 2. 蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院， 江蘇 蘇州 215021)

為提高靜電紡聚砜(PSF)纖維膜的親水性、力學(xué)性能及其對(duì)可溶性染料的過(guò)濾性能，采用戊二醛交聯(lián)殼聚糖溶液浸軋?zhí)幚盱o電紡PSF纖維膜。研究了纖維膜的表面潤(rùn)濕性、力學(xué)性能及其在0.1 MPa恒壓死端過(guò)濾條件下對(duì)分散藍(lán)2BLN和弱酸性藍(lán)N-RL的過(guò)濾性能。研究結(jié)果表明：處理后的靜電紡PSF纖維膜的表面潤(rùn)濕性和力學(xué)性能均得到顯著改善；未經(jīng)處理的靜電紡PSF纖維膜和體積分?jǐn)?shù)為0.4%戊二醛交聯(lián)殼聚糖溶液處理纖維膜對(duì)分散藍(lán)2BLN的截留率都能達(dá)到94%以上，對(duì)弱酸性藍(lán)N-RL的截留率都小于35%，但都能保持較高的過(guò)濾通量；而體積分?jǐn)?shù)為0.48%戊二醛交聯(lián)殼聚糖溶液處理纖維膜對(duì)分散藍(lán)2BLN和弱酸性藍(lán)N-RL的過(guò)濾效率分別為99.5%和92.4%，但是過(guò)濾通量急劇下降。

靜電紡聚砜纖維膜； 交聯(lián)殼聚糖； 潤(rùn)濕性； 力學(xué)性能； 過(guò)濾性能

染料是造成印染廢水色度高的主要原因，大部分染料有毒且難生物降解，采用傳統(tǒng)生化處理法很難使處理后的印染廢水達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。采用膜分離技術(shù)可有效去除印染廢水中難降解的染料污染物，并且操作條件溫和，設(shè)備簡(jiǎn)單，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，成為近年來(lái)印染廢水處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)相分離法制備的分離膜孔隙率低，貫通孔少，導(dǎo)致過(guò)濾通量小，膜污染嚴(yán)重且不易清洗。靜電紡纖維膜具有高孔隙率、相互貫通的孔隙結(jié)構(gòu)和高比表面積，可有效過(guò)濾水中直徑為1～10 μm的固體顆粒并且保持較高的過(guò)濾通量[1-2]，但是對(duì)水溶性有機(jī)物過(guò)濾效率低[3]，并且力學(xué)性能差。一般親水過(guò)濾膜可減輕膜污染[4 ], 也可提高膜通量[5]。但是，親水性高聚物的化學(xué)穩(wěn)定性較差，并且在水中易溶脹使其力學(xué)性能下降，尤其是具有亞微米級(jí)的靜電紡纖維。而在靜電紡纖維膜表面涂敷[6-7]或界面聚合[8-9 ]致密的親水層，既可提高纖維膜的截留率和過(guò)濾通量，也能減輕膜污染。目前常用的親水層材料主要有聚乙烯醇(PVA)和殼聚糖(CS)，并采用交聯(lián)劑或紫外光輻照法[10]對(duì)其進(jìn)行交聯(lián)處理，以提高其耐水性。

本文先采用氧氣等離體預(yù)處理靜電紡聚砜(PSF)纖維膜以增加纖維表面的活性，再用戊二醛交聯(lián)殼聚糖溶液浸軋?zhí)幚恚估w維表面覆蓋一層殼聚糖親水層，以改善纖維膜的親水性、力學(xué)性能以及對(duì)染料的過(guò)濾性能，研究處理后纖維膜的孔隙結(jié)構(gòu)、潤(rùn)濕性能、力學(xué)性能及其對(duì)不溶性分散藍(lán)2BLN和水溶性弱酸性藍(lán)N-RL 2類染料的過(guò)濾性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

聚砜樹脂顆粒(上海百靈威化學(xué)技術(shù)有限公司，相對(duì)分子質(zhì)量為7.5×104)；殼聚糖(CS)(青島云宙生物科技有限公司相對(duì)分子質(zhì)量為2×104，脫乙酰度>85%)；N,N-二甲基甲酰胺(DMF，Sigma Aldrich Inc，分析純≥99%)；99.5%乙酸和96.0%氫氧化鈉(上海化學(xué)試劑公司)；25%戊二醛(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；分散藍(lán)2BLN(相對(duì)分子質(zhì)量為349，荷負(fù)電)和弱酸性藍(lán)N-RL(相對(duì)分子質(zhì)量為775，荷負(fù)電)(浙江萬(wàn)豐化工有限公司)。

DT-03S型等離子體儀(蘇州市奧普斯等離子體科技有限公司)；UV-1810型紫外可見分光光度儀(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)；ZS90型納米粒徑測(cè)試儀(英國(guó)馬爾文儀器有限公司)；Porometer 3G型孔徑分析測(cè)試儀(美國(guó)康塔公司)；日立S-4800型掃描電子顯微鏡(日本日立公司)；Instron3365型電子強(qiáng)力儀(美國(guó)Instron公司)；OCA型視頻接觸角測(cè)量?jī)x(Dataphysics公司)；DW-P503-1AC型高壓直流電源(天津市東文高壓電源廠)；Kd scientific 100型微量注射泵(美國(guó)科學(xué)儀器有限公司)；NDJ-Ⅰ型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)(上海方瑞儀器有限公司)；JB-90-3型定時(shí)恒溫磁力攪拌器(上海振榮科學(xué)儀器有限公司)；電子數(shù)顯千分尺(桂林廣陸數(shù)字測(cè)控公司)。

1.2 殼聚糖浸軋?zhí)幚盱o電紡PSF纖維膜

1.2.1 靜電紡PSF纖維膜的制備

室溫下將一定量的PSF樹脂顆粒溶解于DMF中，經(jīng)充分?jǐn)嚢枞芙夂?，制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的PSF紡絲液，注入5 mL玻璃注射管(不銹鋼針頭內(nèi)徑為0.45 mm)，針頭與高壓電源的正極相接，接收屏表面覆蓋鋁箔與高壓電源的負(fù)極相接。紡絲電壓為12 kV，紡絲距離為15 cm，紡絲液流量為1.5 mL/h，連續(xù)紡絲30 min后獲得PSF纖維膜，室溫下放置48 h后，放入190 ℃烘箱內(nèi)干熱處理 2 h后，再?gòu)匿X箔表面接下備用。

1.2.2 等離子體預(yù)處理

采用氧氣等離子體對(duì)經(jīng)熱處理后的PSF纖維膜在功率為50 W，壓強(qiáng)為30 Pa的條件下處理3 min。

1.2.3 浸軋?zhí)幚?/p>

室溫下，將一定量的CS粉末溶解于濃度為0.1 mol/L的乙酸溶液中，經(jīng)充分?jǐn)嚢枞芙夂?，制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的溶液，然后分別加入一定數(shù)量的戊二醛，制得體積分?jǐn)?shù)為0.4%和0.48%的戊二醛交聯(lián)殼聚糖溶液，繼續(xù)攪拌30 min后制得交聯(lián)殼聚糖溶液。再將經(jīng)氧氣等離子體處理后的PSF纖維膜浸入上述殼聚糖溶液中，待膜完全潤(rùn)濕后，采用軋輥(質(zhì)量為500 g)反復(fù)浸軋3次，軋余率為80%～90%，懸掛在40 ℃電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)烘干，然后浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的NaOH溶液中處理1 h后取出，用去離子水洗滌至中性后，40 ℃烘干。根據(jù)戊二醛體積分?jǐn)?shù)的不同(0、0.4%、0.48%)將試樣編號(hào)為1#、2#、3#。

1.3 過(guò)濾實(shí)驗(yàn)

將一定量的染料粉體加入到去離子水中，經(jīng)磁力攪拌器充分?jǐn)嚢韬?，配制成質(zhì)量濃度為0.1 g/L的染料原液。死端過(guò)濾原理制備過(guò)濾實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。過(guò)濾嘴中放置纖維膜材料(纖維膜材料有效過(guò)濾面積為0.002 8 m2)，記錄溶液通過(guò)濾嘴的時(shí)間和接液燒杯中溶液的體積。測(cè)試1 h內(nèi)通過(guò)各試樣的過(guò)濾通量和截留率隨時(shí)間的變化情況。每種試樣測(cè)試5次，取平均值。

1.4 測(cè)試方法

1.4.1 溶液黏度測(cè)試

采用NDJ-Ⅰ型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)試溶液的黏度。選用1號(hào)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度為60 r/min，殼聚糖溶液測(cè)試溫度為20 ℃。每種試樣測(cè)試3次，取平均值。

1.4.2 形態(tài)結(jié)構(gòu)測(cè)試

將2 mm×2 mm的矩形試樣經(jīng)噴金處理后，用S-4800型掃描電子顯微鏡(加速電壓為15 kV，發(fā)射電流為10.5 mA)放大一定倍數(shù)后，記錄纖維形態(tài)，再用HJ2000通用圖像分析軟件測(cè)試?yán)w維直徑，每一試樣測(cè)試100根纖維，取平均值。

1.4.3 孔隙結(jié)構(gòu)測(cè)試

首先稱取直徑為25 mm的圓形試樣質(zhì)量，然后采用螺旋測(cè)微儀測(cè)試其厚度，計(jì)算得到纖維氈的密度ρv，其孔隙率η=(1-ρv)/ρ，式中ρ為PSF的密度(1.24 g/cm3)。再用Porofil試劑浸潤(rùn)試樣后，再采用Porometer 3G孔徑測(cè)試儀測(cè)試試樣的孔徑及其分布，最小測(cè)量精度為0.09 μm。每種試樣分別測(cè)試3次，取平均值。

1.4.4 拉伸力學(xué)性能測(cè)試

將各樣品分別切取為2 mm×40 mm的長(zhǎng)條，放置在(20±1)℃、(65±5)%的大氣條件下平衡24 h，用Instron3365型電子強(qiáng)力儀測(cè)試試樣的拉伸力學(xué)性能。試樣夾持長(zhǎng)度為10 mm，拉伸速度為10 mm/min，預(yù)加張力為0.2 cN，力測(cè)量精度為0.01 cN，伸長(zhǎng)測(cè)量精度為0.01 mm，每種試樣測(cè)試20次，計(jì)算斷裂應(yīng)力、斷裂應(yīng)變和初始模量，取平均值。

(1)

(2)

(3)

式中：σ為應(yīng)力，MPa；P為拉伸強(qiáng)力，N；S為試樣橫截面積，mm2；ε為應(yīng)變，%；L1為試樣拉伸至斷裂時(shí)的長(zhǎng)度，mm；L0為試樣夾持長(zhǎng)度mm；E為初始模量。

1.4.5 表面接觸角測(cè)試

使用OCA視頻接觸角測(cè)量?jī)x，采用座滴法測(cè)定去離子水在試樣表面的接觸角，測(cè)試模式為sessile drop，水滴量為2 μL，每個(gè)試樣分別測(cè)試10次，取平均值。

1.4.6 分散染料粒徑測(cè)試

采用ZS90納米粒徑測(cè)試儀測(cè)試分散染料在去離子水中的粒徑分布。先配置質(zhì)量濃度為0.1 g/L分散藍(lán)2BLN懸浮液，放置2 h后，注入特定試樣皿中(注入體積為1～1.5 mL)，再放入儀器試樣臺(tái)中設(shè)置參數(shù)后測(cè)量，測(cè)試3次，取平均值。

1.4.7 截留率及通量的測(cè)定

先配制一系列不同濃度的弱酸性藍(lán)N-RL標(biāo)準(zhǔn)水溶液，然后在室溫下采用紫外可見分光光度儀測(cè)試各溶液的吸光度，得到弱酸性藍(lán)N-RL的最大吸光度波長(zhǎng)為590 nm。再分別測(cè)定各標(biāo)準(zhǔn)溶液在590 nm波長(zhǎng)處的吸光度值，并繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線。最后測(cè)試過(guò)濾后溶液的吸光度，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出過(guò)濾后溶液的濃度。

先配置一系列不同濃度的分散藍(lán)2BLN懸浮液，然后分別取5 mL溶液，用二甲基甲酰胺在50 mL容量瓶中定容，采用紫外可見分光光度儀測(cè)試定容后溶液的最大吸光度波長(zhǎng)為628 nm，并作出標(biāo)準(zhǔn)曲線。過(guò)濾后溶液濃度的測(cè)試方法同上。經(jīng)計(jì)算得到纖維膜的截留率和通量，計(jì)算方法如式(4)、(5)所示。

(4)

(5)

式中：η為截留率，%；C1為過(guò)濾后濾液質(zhì)量濃度，g/L；C0為過(guò)濾前染液質(zhì)量濃度，g/L；J為水通量，L/(m2·h)；v為通過(guò)纖維膜的液體體積，L；A為纖維膜的有效過(guò)濾面積，m2；t為液體通過(guò)纖維膜的時(shí)間，h。

2 結(jié)果與分析

2.1 潤(rùn)濕性分析

圖2示出經(jīng)殼聚糖溶液處理前后的PSF纖維膜的電鏡照片。未經(jīng)處理的靜電紡PSF纖維膜(1#試樣)表面接觸角為(130.2±1.3)°，如圖2(a)所示；當(dāng)戊二醛體積分?jǐn)?shù)為0.4%時(shí)(2#試樣)，如圖2(b)所示，水滴在纖維膜表面30 s內(nèi)即可完全鋪展；當(dāng)戊二醛體積分?jǐn)?shù)為0.48%時(shí)(3#試樣)，如圖2(c)所示，水滴在纖維膜表面1 min時(shí)的接觸角為(34.4±2.1)°。一般纖維集合體的潤(rùn)濕性取決于單纖維的潤(rùn)濕性和纖維集合體的結(jié)構(gòu)尺寸。PSF大分子不含親水基團(tuán)，屬于疏水性物質(zhì)。靜電紡PSF纖維膜的纖維直徑為(663±254)nm，孔隙率為82.4%，并且纖維膜表面結(jié)構(gòu)緊密，導(dǎo)致纖維膜和水滴接觸的表面張力增加，所以其疏水性變大。殼聚糖的主要成分為聚(β-(1,4)-2氨基-2-脫氧-D-葡萄糖)，大分子鏈上含有大量氨基，使其親水性強(qiáng)。由圖2(b)和(c)所示，靜電紡PSF纖維膜經(jīng)交聯(lián)殼聚糖溶液浸軋?zhí)幚砗螅w維表面黏附一層殼聚糖膜，使單纖維的親水性增強(qiáng)，導(dǎo)致接觸角顯著降低。當(dāng)戊二醛體積分?jǐn)?shù)為0.4%時(shí)，纖維膜的孔隙結(jié)構(gòu)仍然存在，平均孔徑較原樣顯著減小，并且孔徑分布更加集中，如圖3和表1所示。導(dǎo)致纖維膜結(jié)構(gòu)更加緊密，使芯吸導(dǎo)水作用增強(qiáng)，親水性顯著提高。隨著戊二醛體積分?jǐn)?shù)由0.4%增加至0.48%時(shí)，一方面，交聯(lián)殼聚糖溶液的黏度由35.4 mPa·s上升至51.6 mPa·s，溶液流動(dòng)性變差，而成膜性增加，使得纖維間的孔隙幾乎被殼聚糖膜覆蓋，膜孔徑測(cè)試已經(jīng)超出最小測(cè)量精度為0.09 μm孔徑測(cè)試儀的測(cè)量范圍，導(dǎo)致芯吸導(dǎo)水作用降低；另一方面，隨著戊二醛含量的增加，交聯(lián)殼聚糖大分子鏈上的氨基數(shù)量逐漸減少，親水性下降，使水滴在纖維膜表面的鋪展速度下降。

2.2 力學(xué)性能分析

表2示出試樣的力學(xué)性能參數(shù)。由表可知，經(jīng)交聯(lián)殼聚糖溶液浸軋?zhí)幚砗螅o電紡PSF纖維膜的拉伸斷裂應(yīng)力和初始模量顯著增大，而斷裂應(yīng)變急劇下降，其拉伸-斷裂特征曲線如圖4所示。與1#試樣相比，2#試樣的斷裂應(yīng)力增加了53.9%，初始模量增加了134.7%，斷裂應(yīng)變減小了77.2%；3#試樣的斷裂應(yīng)力增加了130.6%，初始模量增加了277.2%，斷裂應(yīng)變減少了86.3%。

表1 試樣的孔徑結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.1 Structure parameters of samples μm

試樣斷裂應(yīng)力/MPa斷裂應(yīng)變/%初始模量/MPa1#601±04413938±92575．58±4．102#925±0453178±436177．42±10．813#1386±0621905±316285．10±42．27

一方面，靜電紡PSF纖維直徑為亞微米級(jí)，并且單根纖維的結(jié)晶度較低[11]，從而導(dǎo)致靜電紡PSF單根纖維的強(qiáng)力較低。另一方面，靜電紡PSF纖維間的結(jié)合力較弱，缺乏能夠有效阻礙纖維間產(chǎn)生相對(duì)滑移的黏結(jié)點(diǎn)，如圖2(a)所示，因此，當(dāng)纖維膜受外加拉伸力作用時(shí)，纖維在較小拉伸力的作用下就會(huì)沿著拉伸力方向滑移，從而使纖維膜的強(qiáng)度低，而伸長(zhǎng)較長(zhǎng)。有研究表明增加靜電紡纖維間黏結(jié)點(diǎn)的黏結(jié)力可提高纖維膜的力學(xué)性能[12-13]。當(dāng)采用交聯(lián)殼聚糖溶液浸軋?zhí)幚盱o電紡PSF纖維膜后，一方面，纖維表面包裹了一層殼聚糖膜，使單根纖維的強(qiáng)力增加；另一方面，交聯(lián)殼聚糖的存在使纖維間相互黏連，增加了纖維間的黏結(jié)力，因此纖維膜的拉伸斷裂應(yīng)力和初始模量增加，而應(yīng)變減小。當(dāng)殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定時(shí)，增加戊二醛含量，殼聚糖大分子鏈的交聯(lián)程度增加，溶液黏度明顯增加，使殼聚糖與纖維間的黏結(jié)力增強(qiáng)，從而導(dǎo)致纖維膜的斷裂應(yīng)力和初始模量進(jìn)一步增加，而斷裂應(yīng)變卻進(jìn)一步減小。

2.3 過(guò)濾性能分析

表3示出0.1MPa恒壓死端過(guò)濾時(shí)試樣對(duì)染料的過(guò)濾效果。由表可見，在0.1 MPa恒壓死端過(guò)濾條件下連續(xù)過(guò)濾1 h后，1#和2#對(duì)分散藍(lán)2BLN的截留率幾乎一致，均可達(dá)94%以上，對(duì)弱酸性藍(lán)N-RL的截留率均較低，且2#略大于1#，但是1#和2#對(duì)2類染料的過(guò)濾通量和截留率隨著時(shí)間的變化趨勢(shì)一致，即過(guò)濾通量和截留率在初始10 min內(nèi)變化較大，經(jīng)20 min后逐漸趨于穩(wěn)定。而3#對(duì)2類染料的截留率均可達(dá)90%以上，但是過(guò)濾通量卻急劇下降。

恒壓死端過(guò)濾時(shí)，濾液垂直通過(guò)膜表面，被截留物質(zhì)不斷沉積在膜表面，易產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象，使膜表面的溶質(zhì)濃度大于其飽和溶解度，從而在膜表面吸附沉積而形成濾餅，使通量逐漸下降，如圖5所示。因此，死端過(guò)濾條件下，纖維膜的過(guò)濾性能主要由纖維膜結(jié)構(gòu)(纖維直徑、孔隙率、孔徑大小與分布)、濾餅結(jié)構(gòu)、被分離物質(zhì)的水溶性、大小與形狀，以及過(guò)濾操作條件等共同決定。根據(jù)分離膜的孔徑大小不同可分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜，其中微濾膜的孔徑范圍為0.05～20 μm。由表1可見，1#和2#的孔徑較大，在微濾膜范圍內(nèi)，而3#的孔徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于前2類纖維膜。微濾膜主要通過(guò)機(jī)械截留、物理作用或吸附截留作用、架橋作用及網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部截留作用來(lái)分離被截留物質(zhì)[14]。

表3 0.1 MPa恒壓死端過(guò)濾時(shí)各試樣 對(duì)染料的過(guò)濾效果Tab.3 Filtering effect of different samples for dyes under constant pressure 0.1 MPa

分散藍(lán)2BLN顆粒懸浮在水中，其粒徑分布如圖6所示，小于1#和2#的孔徑。圖5(a)和(b)分別代表3類纖維膜連續(xù)過(guò)濾分散藍(lán)2BLN懸浮液和弱酸性藍(lán)N-RL水溶液 1 h后的表面形貌。在過(guò)濾初始階段，大部分分散藍(lán)2BLN顆粒直接通過(guò)纖維膜，從而使纖維膜截留率低，而通量較大。隨著過(guò)濾時(shí)間延長(zhǎng)，分散藍(lán)2BLN顆粒在纖維膜表面和內(nèi)部不斷沉積、架橋而形成濾餅，造成過(guò)濾通量逐漸減小，結(jié)果如圖7所示，此時(shí)纖維膜對(duì)分散藍(lán)2BLN顆粒的攔截作用逐漸轉(zhuǎn)化為濾餅層的攔截作用，使得截留率逐漸增加，如圖8所示。當(dāng)濾餅層結(jié)構(gòu)逐漸趨于穩(wěn)定時(shí)，纖維膜的過(guò)濾通量和截留率也逐漸趨于穩(wěn)定。弱酸性藍(lán)N-RL是以大分子形式溶解在水中，其粒徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1#和2#的孔徑，因此，這2類纖維膜對(duì)其截留率均很低。而3#的孔徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1#和2#的孔徑，因此3#對(duì)分散藍(lán)2BLN和弱酸性藍(lán)N-RL的截留率均較高，但是纖維間的孔隙結(jié)構(gòu)被交聯(lián)殼聚糖膜覆蓋(如圖2(c)所示)，使其孔隙率降低，造成過(guò)濾通量急劇下降。殼聚糖大分子鏈中含有氨基，而弱酸性染料大分子中一般含有磺酸基和羥基，因此對(duì)酸性染料具有一定的吸附作用，從而使2#對(duì)弱酸性藍(lán)N-RL的截留率高于1#。

3 結(jié) 論

1)靜電紡PSF纖維膜的纖維直徑為(663±254) nm，孔隙率為82.4%，平均孔徑為4.5 μm，表面接觸角為(130.2±1.3)°。經(jīng)戊二醛交聯(lián)殼聚糖溶液浸軋?zhí)幚砗?，纖維膜表面由拒水轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水。體積比為0.4%戊二醛交聯(lián)殼聚糖溶液浸軋?zhí)幚砝w維膜的親水性優(yōu)于體積比為0.48%戊二醛交聯(lián)殼聚糖溶液浸軋?zhí)幚砝w維膜。

2)經(jīng)交聯(lián)殼聚糖溶液浸軋?zhí)幚砗?，靜電紡PSF纖維膜的拉伸斷裂應(yīng)力和初始模量顯著增加，但是斷裂應(yīng)變明顯下降。體積比為0.48%戊二醛交聯(lián)殼聚糖溶液浸軋?zhí)幚砝w維膜的力學(xué)性能優(yōu)于體積比為0.4%戊二醛交聯(lián)殼聚糖溶液浸軋?zhí)幚砝w維膜。

3)在0.1 MPa恒壓死端過(guò)濾條件下連續(xù)過(guò)濾1 h后，靜電紡PSF纖維膜和體積比為0.4%戊二醛交聯(lián)殼聚糖溶液浸軋?zhí)幚砝w維膜對(duì)分散藍(lán)2BLN的截留率均可達(dá)94%以上，對(duì)弱酸性藍(lán)N-RL的截留率均小于35%，但均保持較高的過(guò)濾通量，并且過(guò)濾通量和截留率的變化趨勢(shì)一致。體積比為0.48%戊二醛交聯(lián)殼聚糖溶液浸軋?zhí)幚砝w維膜對(duì)分散藍(lán)2BLN和弱酸性藍(lán)N-RL的截留效果均較好，分別為99.5%和92.4%，但是過(guò)濾通量卻急劇下降。

FZXB

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Filtration properties of chitosan-modified electrospun polysulfonefibrous membrane for dyes

LIU Leigen1, PAN Zhijuan2， NIU Jiantao1

(1.SuzhouInstituteofTrade&Commerce,Suzhou,Jiangsu215008,China;2.CollegeofTextile&ClothingEngineering,SoochowUniversity,Suzhou,Jiangsu215021,China)

In order to improve wettability, mechanical property and rejection rate to water soluble dyes, the electrospun polysulfone(PSF) fibrous membrane was padded with chitosan solution cross-linked by glutaraldehyde. The wettability, mechanical property, and filtration property to disperse blue 2BLN and weak acid blue N-RL with dead-end filtration method under constant pressure 0.1 MPa of electrospun PSF fibrous membrane before and after treatment were studied. The result showed that the wettability and mechanical property of electrospun PSF fibrous membrane have significantly improved after treatment. It also showed that the untreated membrane and composite membrane which is padded with chitosan solution cross-linked by 0.4% glutaraldehyde, had high rejection rate to disperse blue 2BLN which were all above 94%, and low rejection rate to weak acid blue N-RL which were all under 35%, but both of them had high filtration flux. However, the composite membrane which is padded with chitosan solution cross-linked by 0.48% glutaraldehyde had much higher rejection rate to disperse blue 2BLN and weak acid blue N-RL, was 99.5% and 92.4%, respectively, but the filtration flux was decreased greatly.

electrospun polysulfone fibrous membrane; cross-linked chitosan; wettability; mechanical property; filtration property

2015-12-04

2016-07-25

蘇州市科技計(jì)劃項(xiàng)目應(yīng)用基礎(chǔ)專項(xiàng)(SYG201523)

劉雷艮(1979—)，女，講師，博士。主要研究方向?yàn)楦呒夹g(shù)纖維的開發(fā)與應(yīng)用。 E-mail: liuleiyin@aliyun.com。

10.13475/j.fzxb.20151200807

TQ 50.43

A