新型高通量聚酰胺復(fù)合正滲透膜制備及其性能研究.pdf

1、正滲透(FO)過程是近年來逐漸發(fā)展起來的新型膜分離過程，隨著其技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，對正滲透膜性能要求也越來越高。復(fù)合正滲透膜因其性能良好，具有相對高水的通量等特點(diǎn)得到越來越多的研究者重視。但目前聚酰胺復(fù)合正滲透膜仍然存在水通量不足夠高，耐氯性差等缺點(diǎn)，因此本文主要針對上述問題，研究開發(fā)一種新型的復(fù)合正滲透膜，并研究制備工藝條件和操作參數(shù)對膜性能的影響及其耐氯性和抗污染性。實(shí)驗(yàn)采用聚砜作為聚合物制備多孔支撐基膜，采用間苯二甲胺(m-XD

2、A)和均苯三甲酰氯(TMC)作為水相和油相單體，通過界面聚合法制備聚酰胺復(fù)合正滲透膜，考察了揮發(fā)時間、聚砜濃度、添加劑濃度、水浴溫度、單體濃度、聚合時間、熱處理溫度等影響因素對成膜性能影響。在最優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下制備出復(fù)合正滲透膜，進(jìn)行初步的性能測試，并對膜的耐氯性和抗污染情況進(jìn)行探討。
　　實(shí)驗(yàn)通過改變聚砜的濃度、添加劑濃度、水浴溫度等因素制備出不同類型的多孔支撐基膜，并研究其對復(fù)合正滲透膜的性能影響。結(jié)果表明，相同條件下制備出的

3、復(fù)合正滲透膜隨著基膜中聚砜濃度的提高水通量呈現(xiàn)下降的趨勢，截留率先增大后降低;隨著鑄膜液中添加劑的增加，水通量呈現(xiàn)降低的趨勢，截留率差異不大，均在90％以上。當(dāng)TMC濃度一定時，其他條件不變改變間苯二甲胺濃度（從0.5％增加到1.5％），水通量隨著間苯二甲胺濃度的增加而逐漸下降，截留率變化不大，都在90％以上。其原因可能是，當(dāng)間苯二甲胺濃度低時，形成的復(fù)合層較薄，對鹽的截留效果不好，而水通量比較大;濃度過高時，分離層過厚且厚度不均勻等因

4、素導(dǎo)致通量下降。環(huán)境濕度對聚砜基膜的性能影響不明顯，改變濕度對復(fù)合膜性能無較大差異;水浴溫度對基膜孔結(jié)構(gòu)也有影響，復(fù)合正滲透膜水通量隨著水浴的提高先增加后降低。最終得到最佳的復(fù)合膜制備方案，基膜:16％的聚砜+77％的N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)（溶劑）+10％的N-甲基吡咯烷酮（添加劑）+0.4％的H2O（非溶劑）+0.6％的十二烷基硫酸鈉(SDS)（表面活性劑）;復(fù)合層:單體濃度間苯二甲胺(m-XDA)為0.5％(w/w)，均苯

5、三甲酰氯(TMC)為0.05％(w/v)，揮發(fā)時間60s，水浴溫度40℃，環(huán)境濕度70％rh-80％rh，室溫20℃，聚合反應(yīng)時間120s，后處理溫度100℃。所得到的聚酰胺復(fù)合正滲透膜性能最好。
　　實(shí)驗(yàn)還研究了復(fù)合正滲透膜測試過程中，膜面朝向，不同類型的汲取液對膜性能的影響。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:當(dāng)膜的分離層朝向原料液時（即FO模式），膜的水通量較小，反向鹽通量也較小;當(dāng)膜的分離層朝向汲取液時（即PRO模式），膜的水通量較大，其反向鹽

6、通量也較大;在其他測試條件不變的情況下，分別選擇相同濃度的氯化鈉、氯化鎂、硫酸鈉、硫酸鎂作為汲取液，測試結(jié)果顯示隨著膜兩側(cè)滲透壓差的減小，膜的水通量也減小;而隨著離子水合半徑的增大，反向鹽通量減小，膜的截留性能變好。
　　將所制備的聚酰胺復(fù)合正滲透膜用于耐氯性和耐污染性研究，結(jié)果表明:復(fù)合正滲透膜有效氯處理量小于2000ppmh時，截留率略有下降，水通量稍有上升。當(dāng)超過2000ppmh時截留率下降明顯且水通量急劇增大。因此所制備的