相对扩散法制备纳滤膜及其孔径调控

发布时间：2020-05-12 01:17

【摘要】：纳滤膜在水处理、化学品的分离纯化以及食品工程等领域都有着十广泛的应用。然而,现有的纳滤膜制备方法,都或多或少存在一些不足之处,包括选择性分离层的化学结构种类比较有限,很多方法制得的纳滤膜性能不够理想,不少方法过度繁琐费时等,这些都大大限制了纳滤膜的应用。本文希望发展一种基于相对扩散过程的纳滤膜制备新策略。我们将构建纳滤膜选择性分离层的前驱体溶液分置于基膜两侧,透过基膜扩散进入另一侧的前驱体A可以与该侧溶液中的前驱体B发生化学反应或产生物理相互作用,从而在基膜表面原位形成选择性分离层。在初生的选择性分离层形成之后,后续的扩散过程将主要发生在初生选择性分离层中的缺陷处,并原位封堵这些缺陷,最终形成超薄、均匀且无缺陷的选择性分离层。以相对扩散法制备纳滤膜具有如下优点:可选择的前驱体种类丰富从而赋予了制得的纳滤膜不同的性质,制得的纳滤膜具有优异的性能,原料利用率较高,过程简单且相对比较快速。为证明相对扩散法前驱体可选择范围之广,我们选取多巴胺/寡聚乙烯亚胺(Mw = 600 Da)作为小分子前驱体的代表,海藻酸钠为高分子前驱体的代表,氧化石墨烯为纳米材料前驱体的代表,分别以相对扩散法构建了纳滤膜的选择性分离层,研究了相对扩散和选择性分离层的形成过程,并将制得的纳滤膜与其他方法制得的纳滤膜进行了详细对比。随后,为得到具有更精确分离功能的孔径窄分布纳滤膜,我们又提出一种普适的用于缩窄某一给定纳滤膜的孔径分布的方法。即以纳滤膜过滤一种能够键接于其选择性分离层上的“规范分子”。若所选的“规范分子”尺寸合适,则在过滤的过程中,“规范分子”流经膜中的大孔,却难以进入其中的小孔,因此纳滤膜中的大孔孔壁被“规范分子”所修饰,孔径缩小,而其中的小孔几乎不受影响,从而达到缩窄纳滤膜孔径分布的目的。笔者称其为“自规范”效应。具体地,我们以聚多巴胺/寡聚乙烯亚胺共沉积纳滤膜过滤巯基丙磺酸根离子为一实例,研究了纳滤膜的孔壁修饰过程,及其对于纳滤膜孔径及其分布,以及纳滤膜性能的影响。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ051.893

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本文编号：2659384