PES-SPSF納濾膜的制備及其性能研究.pdf

1、本文以聚醚砜（PES）作為原材料，通過共混磺化聚砜（SPSF）賦予其荷電性以提高膜的脫鹽率，N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）為溶劑，不同含量的聚乙二醇400（PEG400）和無水乙醇作為添加劑，通過浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法制備納濾膜。研究了不同磺化度的SPSF，不同PES/SPSF占比，PEG400以及無水乙醇含量對膜結(jié)構(gòu)與性能的影響；同時(shí)探討在制膜工藝中，蒸發(fā)階段的時(shí)間、溫度以及凝固浴的溫度及組成對納濾膜結(jié)構(gòu)與性能的影響；并通過在膜表面進(jìn)行交

2、聯(lián)，制備致密的功能層，以提高膜的致密性提高脫鹽率，探討交聯(lián)過程交聯(lián)劑中聚乙烯醇（PVA）及戊二醛（GA）對膜致密性的影響，并考察膜在交聯(lián)溶液中浸泡時(shí)間對膜性能的影響。用自制的膜通量測試裝置測定了PES/SPSF納濾膜的純水通量和脫鹽率，用掃描電境觀察了膜的斷面結(jié)構(gòu)和表面形態(tài)，用電子萬能試驗(yàn)機(jī)測試膜的拉伸強(qiáng)度，用接觸角測量儀測定膜的表面接觸角，得到本研究范圍內(nèi)最優(yōu)制膜工藝。
　　研究結(jié)果表明，10％磺化度的SPSF所制備出的膜最為致

3、密，當(dāng)SPSF磺化度提高到25%時(shí)，膜的截面出現(xiàn)大量指狀孔結(jié)構(gòu)，不利于膜的耐壓以及分離性能。在保持PES/SPSF兩者總固含量不變的基礎(chǔ)上，增加SPSF的占比，由于其鑄膜液均一性較差，且SPSF的成膜性較差，所以會大大降低膜的力學(xué)性能，且也不能提高膜的脫鹽率，綜合性能在PES/SPSF=6/4時(shí)最優(yōu)。
　　添加PEG400，鑄膜液的黏度隨著PEG400含量的增加而增加，膜的致密性隨著PEG400含量的增加而變差，而產(chǎn)水量隨著PEG

4、400含量的增加而上升，綜合考慮，當(dāng)PEG400含量在5wt%時(shí)，膜的脫鹽率和產(chǎn)水量都較好。添加乙醇，隨著乙醇含量的增加，鑄膜液體系黏度升高，增加乙醇含量可以提高成膜后的膜表面致密性，提高脫鹽率，當(dāng)乙醇含量增加到17wt%時(shí)，由于表面致密層厚度增加明顯，所以會大大降低膜的產(chǎn)水量。所以此鑄膜液體系中乙醇含量15wt%較為合適。此時(shí)對2g/L的Na2SO4鹽溶液的脫鹽率達(dá)到57%，對應(yīng)產(chǎn)水量33 L/(m2·h)。
　　制膜工藝中，因

5、為添加的乙醇是易揮發(fā)性物質(zhì)，延長蒸發(fā)的時(shí)間以及提高蒸發(fā)時(shí)的溫度都會增加膜的致密性，提高膜的脫鹽率，但時(shí)間過長或溫度過高都會使膜的致密層變厚，從而影響膜的產(chǎn)水量，當(dāng)預(yù)蒸發(fā)溫度達(dá)到100℃，預(yù)蒸發(fā)時(shí)間3min時(shí)，膜對Na2SO4鹽溶液的脫鹽率達(dá)到71.6%，對應(yīng)產(chǎn)水量是7.6L/(m2·h)，而對NaCl鹽溶液的脫鹽率是27.2%，對應(yīng)的產(chǎn)水量是26.2 L/(m2·h)；而凝固浴的溫度降低也有利于膜致密性的提高，當(dāng)凝固浴溫度降低到5℃時(shí)，

6、膜對Na2SO4鹽溶液的脫鹽率也可達(dá)到64.2%，對應(yīng)產(chǎn)水量是22L/(m2·h)；同時(shí)，分別向凝固浴中添加溶劑或乙醇，也能減緩分相速度，提高膜的致密性。
　　將制備好的膜進(jìn)行后處理，在膜表面進(jìn)行交聯(lián)，以期在膜表面形成致密的功能層。增加膜的浸泡時(shí)間有利于表面功能層的致密，降低PVA含量有利于降低交聯(lián)溶液的黏度從而形成均一的致密層，減少缺陷提高脫鹽率，當(dāng)PVA含量10g/L，GA含量35g/L，浸泡時(shí)間1h時(shí)，膜對2g/L的Na2S