聚醚砜-TiO2复合膜及其水气交换性能研究

作者：王海霞; 王洪建; 邱柯卫; 宋阳阳; 刘营; 李文良^*

来源：稀有金属, 2023, 47(09): 1243-1253.

DOI：10.13373/j.cnki.cjrm.XY22120019

• TiO2
• 陶瓷添加剂
• 聚醚砜膜
• 膜分离
• 水气交换

冶金与化工等生产过程中，物料分离的成本约占总生产成本的50%以上。膜技术以其绿色、高效和节能等优势，成为解决分离挑战的共性技术之一。开发高性能膜材料始终为膜技术的科技前沿和热点难点。为此，基于耦合多重功能材料的思想，以TiO2为功能添加剂，聚醚砜(PES)为高分子基质，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为致孔剂，制备了PES-TiO2复合中空纤维膜，并将其用于水气交换过程。通过优化致孔剂含量及调变TiO2添加量，考察了膜的结构演变过程及水气交换性能。结果表明，TiO2含量对复合膜结构有显著影响。当TiO2含量过高(大于0.5%，质量分数)，膜内添加剂发生团聚，膜表面不均匀。作为对比，当TiO2含量在0～0.5%时，可获得分散均匀、表面致密、高机械强度的复合膜。TiO2添加量为0.5%时，复合膜水气交换性能最佳。在干侧空气流量为4～15 L·min-1时，PES-TiO2-0.5复合膜的水传输速率为0.39～1.54g·s-1·m-2，水传输效率为20%～33%，性能较优于目前的商售膜，具备良好的应用潜力。