聚酰胺復(fù)合納濾膜的制備及性能研究.pdf

1、以親水PTFE基膜，聚乙烯亞胺(PEI)、聚乙烯亞胺(PEI)和哌嗪(PIP)的混合液、均苯三甲酰氯(TMC)為反應(yīng)單體，通過(guò)界面聚合法制備荷正電的PEI-TMC和PEI/PIP-TMC復(fù)合納濾膜。研究PEI-TMC復(fù)合納濾膜制備過(guò)程中單體的濃度、反應(yīng)時(shí)間、熱處理溫度和熱處理時(shí)間對(duì)復(fù)合納濾膜截留性能和滲透性能的影響，得到制備PEI-TMC復(fù)合納濾膜的最佳工藝條件;研究PEI/PIP-TMC復(fù)合納濾膜制備過(guò)程中PEI和PIP混合的質(zhì)量濃度

2、比對(duì)復(fù)合膜截留性能和滲透性能的影響，得到制備PEI/PIP-TMC復(fù)合納濾膜的最佳工藝條件。采用紅外光譜(ATR-FTIR)、掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、接觸角測(cè)量?jī)x和固體表面Zata電位分析儀研究了復(fù)合納濾膜的表面化學(xué)結(jié)構(gòu)、微觀(guān)形貌、親水性能和荷電特性。采用錯(cuò)流過(guò)濾試驗(yàn)，研究了PEI-TMC和PEI/PIP-TMC復(fù)合納濾膜對(duì)MgCl2、MgSO4、Na2SO4、NaCl四種離子的截留率和滲透通量大小關(guān)系以

3、及復(fù)合納濾膜的截留分子量(MWCO)。得到如下結(jié)論:
　　(1)通過(guò)紅外分析表明PEI、PEI/PIP分別與TMC發(fā)生了界面聚合反應(yīng)，在親水PTFE基膜表面生成了聚酰胺聚合物;通過(guò)SEM可以觀(guān)察到親水PTFE基膜表面呈節(jié)點(diǎn)-長(zhǎng)纖結(jié)構(gòu)，PEI-TMC復(fù)合納濾膜和PEI/PIP-TMC復(fù)合納濾膜表面光滑平整;膜表面Zeta電位發(fā)現(xiàn)PEI-TMC和PEI/PIP-TMC復(fù)合納濾膜表面均荷正電;膜表面接觸角測(cè)試表明PEI-TMC和PEI/

4、PIP-TMC復(fù)合納濾膜表面接觸角分別為64.16°和87.27°，均具有較好的勺親水性能。
　　(2)制備PEI-TMC復(fù)合納濾膜的過(guò)程中，隨著TMC濃度的增加，復(fù)合納濾膜對(duì)MgCl2的截留率先增大后不變，滲透通量先減小后不變，當(dāng)TMC濃度增加到0.6wt.％時(shí)，兩相單體達(dá)到一定程度的交聯(lián)形成致密的分離層，復(fù)合納濾膜截留率和水通量趨于穩(wěn)定;隨著PEI濃度的增加，復(fù)合納濾膜對(duì)MgCl2的截留率先增大后減小，滲透通量先減小后增大。隨

5、著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，復(fù)合膜的截留率先增大后保持穩(wěn)定，滲透通量先減小后穩(wěn)持穩(wěn)定。隨著熱處理溫度和熱處理時(shí)間的增加，復(fù)合納濾膜對(duì)MgCl2的截留率先增大后減小。綜合考慮上述實(shí)驗(yàn)變量條件對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，得到膜最佳制備條件為T(mén)MC濃度為0.6％，PEI濃度為1％，反應(yīng)時(shí)間為90s，熱處理溫度為70℃，熱處理時(shí)間為15min。該條件下制備的復(fù)合膜在壓力為0.4MPa和pH=7.0條件下，制備的PEI-TMC復(fù)合膜對(duì)MgCl2的截留率為95.7％，滲透

6、通量為13.5L·m-2·h-1，對(duì)四種離子的截留率大小順序?yàn)镸gCl2＞MgSO4＞Na2SO4＞NaCl。復(fù)合膜的截留分子量為402Da。
　　(3)制備PEI/PIP-TMC復(fù)合納濾膜的過(guò)程中，控制PEI和PIP的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.6％，隨著PEI與PIP質(zhì)量濃度比的減小，復(fù)合納濾膜對(duì)MgCl2的截留率基本不變，維持在90％以上。當(dāng)PEI與PIP質(zhì)量比小于1∶3時(shí)，復(fù)合納濾膜對(duì)MgCl2的截留率出現(xiàn)急劇下降的趨勢(shì)。復(fù)合納濾膜的

7、滲透通量出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)PEI與PIP質(zhì)量比率為3∶1時(shí)，復(fù)合納濾膜的滲透通量達(dá)到最大值20.3L/m2h，綜合截留率和滲透通量，選取PEI質(zhì)量濃度1.2％，PIP質(zhì)量濃度為0.4％，該條件下制備的復(fù)合膜在壓力為0.4Mpa和pH為中性的條件下，對(duì)MgCl2的截留率為94.8％，滲透通量為20.3L/m2h。復(fù)合納濾膜對(duì)四種離子的截留率大小順序?yàn)镸gCl2(95.3％)＞MgSO4(86.2％)＞Na2SO4(68.8％)＞N