絲膠復(fù)合納濾膜的制備與分離性能研究.pdf

1、復(fù)合納濾膜在納濾膜領(lǐng)域占有十分重要的地位。與非對稱納濾膜相比，復(fù)合納濾膜具有滲透通量高，選擇分離性能優(yōu)等優(yōu)點(diǎn)，是目前納濾膜領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。但是，隨著納濾膜技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，尤其是工業(yè)過程中需要分離的物質(zhì)體系越來越復(fù)雜，對納濾膜的選擇分離性能和性能穩(wěn)定性提出了更高的要求。因而，從膜材料和制備技術(shù)入手，研制高性能復(fù)合納濾膜是目前納濾膜研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。
　　 本論文采用界面聚合方法，以聚砜多孔膜為基膜，通過天然功能高分子材料

2、絲膠(SS)與均苯三甲酰氯(TMC)之間的反應(yīng)，制備得到SS復(fù)合納濾膜。采用傅里葉變換衰減全反射紅外光譜(ATR-FTIR)、場發(fā)射掃描電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、Zeta電位儀、接觸角測定儀等儀器對SS復(fù)合納濾膜的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征;從反應(yīng)物濃度、反應(yīng)時(shí)間、熱處理工藝、水相添加劑、水相pH等工藝參數(shù)入手，研究了ss復(fù)合膜的制備工藝，并獲得了SS復(fù)合納濾膜最佳成膜條件;采用錯(cuò)流滲透試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了所制備的SS復(fù)合納濾膜的截留分

3、子量、滲透通量以及對不同無機(jī)鹽和染料水溶液的分離特性;最后，以牛血清蛋白(BSA)、海藻酸鈉(SA)、十二烷基硫酸鈉(SDS)和腐植酸(HA)作為污染物，研究了SS復(fù)合膜的抗污染性能，并與商業(yè)膜復(fù)合納濾膜NF90與NF270進(jìn)行了比對。得到以下結(jié)論:
　　 (1)ATR-FTIR分析表明，通過SS與TMC的界面聚合反應(yīng)，可成功在聚砜多孔膜表面生成(—)活性分離層。膜表面形貌分析表明，所制備的SS復(fù)合膜的活性分離層的厚度約為0.2

4、μm，分離皮層表面較光滑，粗糙度（RMS）為12.8nm。Zeta電位測定表明，SS復(fù)合納濾膜表面為兩性表面，等電點(diǎn)在pH3.84，在pH＞3.84時(shí)，膜表面顯負(fù)電性。
　　 (2)隨著反應(yīng)物濃度和反應(yīng)時(shí)間的增加，復(fù)合膜對無機(jī)鹽的截留率上升，滲透通量下降。熱處理時(shí)間和溫度的增加使膜的截留率先上升后下降。水相中表面活性劑SDS的加入可提高膜的截留率，但過多的表面活性劑將導(dǎo)致膜截留性能下降。同時(shí)，膜的分離性能還受水相pH的影響。綜合

5、考慮膜性能，SS復(fù)合納濾膜的最佳成膜工藝條件如下:SS=0.5w/v％，十二烷基硫酸鈉(SDS)=0.001w/v％，pH=10.OO，TMC=0.037w/v％，反應(yīng)時(shí)間=50s，熱處理溫度=60℃，熱處理時(shí)間=15min。所制備的SS復(fù)合納濾膜的截留分子量約為1500g/mol，平均孔徑約為2.40nm，在0.5MPa、25℃及pH=6.8下，對500mg/lNa2SO4溶液的截留率為89.8％，滲透通量為69.5l/m2h。

6、>　　 (3)SS復(fù)合納濾膜膜對不同無機(jī)鹽的截留率的順序?yàn)?MgCl2(6.1％)＜CaCl2(6.4％)＜MgSO4(21.9％)＜NaCl(24.7％)＜Na2SO4(88.2％)，且隨著無機(jī)鹽濃度的增加，截留率下降，為典型的荷負(fù)電高分子納濾膜的分離特性。當(dāng)操作壓力在0.3-0.7MPa范圍內(nèi)，隨著壓力的增加，滲透通量成線性增加趨勢，截留率逐漸下降。SS復(fù)合納濾膜可有效去除水中的剛果紅、甲基藍(lán)、日落黃等陰離子染料，且體現(xiàn)較好的耐污

7、染性能;膜對染料的截留率隨水溶液中染料濃度和無機(jī)鹽含量的增加而下降，在0.5MPa、染料水溶液濃度為100mg/l下，膜對剛果紅、甲基藍(lán)、日落黃的截留率分別為99.7％、96.4％、93.9％。
　　 (4)研制的SS復(fù)合納濾膜對不同污染物呈現(xiàn)不同的抗污染特性:在0.5MPa下，對含100mg/l污染物和500mg/lNa2SO4的物料，連續(xù)運(yùn)行24小時(shí)發(fā)現(xiàn)，對BSA水溶液的膜通量持續(xù)下降，并降到初始通量的64.6％;對HA水溶