鞣酸修复氯化降解芳香聚酰胺反渗透复合膜及其性能研究
本文选题：聚酰胺反渗透膜 切入点：鞣酸 出处：《浙江理工大学》2017年硕士论文
【摘要】：聚酰胺反渗透复合膜由于其高通量、高脱盐率、高机械强度和化学强度等优异性能,已成为反渗透膜的主流产品,并广泛应用于海水淡化、废水深度处理等领域。然而,膜污染和膜氯化问题是导致聚酰胺反渗透膜分离性能下降和使用寿命减短的两个主要原因。因而,对性能劣化的聚酰胺反渗透膜进行修复,在一定程度上恢复膜性能,具有重要的实际意义。本课题以鞣酸(TA)为功能修复材料,采用物理涂覆、物理涂覆+氯化铁(FeCl3)螯合交联和物理涂覆+戊二醛(GA)化学交联三种修复工艺,对经氯化降解处理的聚酰胺反渗透膜进行性能修复处理,通过对比不同修复工艺对修复膜表面微结构和分离性能的影响,探索最佳修复工艺。系统研究了鞣酸浓度、涂覆时间、pH、Fe3+浓度、戊二醛浓度、热处理时间、热处理温度等工艺参数对修复膜分离性能的影响规律。采用傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、接触角、Zeta电位和原子力显微镜(AFM)对修复膜表面的化学结构、表面形貌、表面亲水性、荷电性和粗糙度进行了表征分析。采用错流渗透实验考察了修复膜的分离性能、抗污染性能和性能稳定性。得到以下研究结果:(1)膜表面物理化学性质研究表明:利用物理涂覆、物理涂覆+螯合交联和物理涂覆+化学交联均可将鞣酸分子沉积到降解膜表面。光谱分析结果表明,仅物理涂覆鞣酸后的膜在ATR-FTIR图谱中的1715 cm~(-1)处出现了鞣酸特征峰;螯合交联后的膜在Raman图谱中的562~630 cm~(-1)处出现了Fe3+与鞣酸中酚羟基的O形成Fe-O配位键的伸缩振动峰;化学交联后的膜在ATR-FTIR图谱中的1051 cm~(-1)处出现了GA与鞣酸的酚羟基共价交联形成的醚键峰(C-O-C)。XPS分析表明鞣酸修复后膜表面C和O含量明显增加,531.3eV处O 1s(Fe-O)和711.6 eV处Fe 2p的吸收峰表明膜表面形成一层螯合交联涂覆层,在286.1 eV处的C 1s峰表明GA和TA发生交联生成C-O-C。SEM和AFM表征表明鞣酸修复对膜表面形貌未发生明显变化。鞣酸分子中的酚羟基使膜表面负电性增强,亲水性提高。(2)物理涂覆、物理涂覆+螯合交联和物理涂覆+化学交联工艺均可有效恢复降解膜的反渗透性能,修复膜的脱盐率接近或高于原始膜(未氯化降解处理),而通量则高于原始膜。物理涂覆修复的较优工艺参数为鞣酸浓度3000 ppm、涂覆时间30 min、pH=4.2;物理涂覆+螯合交联修复的较优工艺参数为鞣酸浓度3000 ppm、涂覆时间40 min、pH=4.2、Fe3+浓度为480 ppm;物理涂覆+化学交联修复的较优工艺参数为鞣酸浓度1000ppm,戊二醛浓度2.0 w/v%,热处理时间90 s,热处理温度50℃。在较优工艺下,经物理涂覆+化学交联工艺修复的膜脱盐率最高,而经物理涂覆工艺修复的膜通量最大。修复膜长时间运行稳定性结果表明物理涂覆+螯合交联和物理涂覆+化学交联修复得到的复合膜具有较好的长期运行稳定性。(3)抗污染实验表明:修复膜的亲水性和荷负电性使其对牛血清蛋白(BSA)和海藻酸钠(SA)的抗污染性能优于原始膜(未氯化降解处理),而对荷正电的十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)的抗污染性能却不如原始膜。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ051.893
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，本文编号：1699163
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