【摘 要】
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近年来随着中国工业的快速发展,超滤膜技术也迅速发展起来,产生了大量废弃的超滤膜,形成新的白色污染。本文以聚乳酸(PLA)、壳聚糖(CS)为膜材料,通过非溶剂致相转化法(NIPS)制备了可降解聚乳酸-壳聚糖超滤膜,研究了膜制备条件及性能对膜应用和降解性能的影响。首先,通过汉森溶解度参数理论确定了与聚乳酸充分相容的四种溶剂:乙酸(HOAc)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、丙酮(Ac)和乙酸乙酯(E
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近年来随着中国工业的快速发展,超滤膜技术也迅速发展起来,产生了大量废弃的超滤膜,形成新的白色污染。本文以聚乳酸(PLA)、壳聚糖(CS)为膜材料,通过非溶剂致相转化法(NIPS)制备了可降解聚乳酸-壳聚糖超滤膜,研究了膜制备条件及性能对膜应用和降解性能的影响。首先,通过汉森溶解度参数理论确定了与聚乳酸充分相容的四种溶剂:乙酸(HOAc)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、丙酮(Ac)和乙酸乙酯(EAc)。采用NIPS法以水为凝胶浴制备了不同结构与性能的PLA超滤膜。结果表明,乙酸(HOAc)溶剂对聚乳酸的溶解能力较强,铸膜液粘度低,发生瞬时分相;与其他溶剂相比,形成膜的断面指状孔所占面积比例大,海绵状孔所占面积比例小;膜机械性能较弱;纯水通量相对较高,达90.31L·m-2·h-1,但截留性能差,酵母截留率仅为75%。然后,为了进一步提高纯水通量,从改变膜的孔径大小入手,以乙酸(HOAc)为溶剂,不同壳聚糖浓度的乙酸溶液作为凝胶浴,采用相转化法(NIPS)制备PLACS超滤膜。测试结果表明,壳聚糖以颗粒形式存在于PLA膜孔径内表面。与PLA膜相比孔径增大,纯水通量由PLA膜的90.31L·m-2·h-1增大至PLACS膜的120.14L·m-2·h-1,酵母截留率由PLA膜的75%提高至PLACS膜的99%。进而,以壳聚糖乙酸溶液作为浸渍液,对PLA膜表面进行涂覆,制备PLA/CS膜,研究了不同浓度的壳聚糖对PLA膜结构及性能的影响。结果表明,与PLA膜相比,PLA/CS膜表面亲水性能显著提高,亲水角由104.1°降低至84.72°,孔径减小;纯水通量与浸渍液中壳聚糖浓度成反比,浓度过高不利于膜分离性能的提高,当CS浓度为0.25wt%时膜的分离性能最佳。最后,以水、氢氧化钠碱溶液为降解液,研究了PLA、PLACS、PLA/CS膜降解性能。结果表明,CS的加入会加快膜的降解,PLACS和PLA/CS膜的孔径与其降解失重率呈正比,孔径越大降解率越高;三种膜降解失重率均会随温度升高而增大,升高比率从小到大依次为PLA膜、PLA/CS膜、PLACS膜;在碱液中的降解失重率均高于在水中的。碱浓度越大、温度越高,降解失重率越高,膜在0.1mol/L氢氧化钠溶液中、70℃降解温度下,最快可在2小时内完成100%降解。降解失重率从低到高依次为PLA膜、PLA/CS膜、PLACS膜。
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