基于树型分子的新型纳滤膜研究

发布时间：2020-11-14 13:53

　　 纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种压力驱动膜分离过程,一般认为,纳滤膜的孔径在1 nm左右,可用于分离盐和小分子有机物等。利用界面聚合法制备的复合纳滤膜是目前市场的主流产品,由于处理料液的复杂性,因而对其性能提出了更高的要求,期望膜的渗透通量、选择性和耐污染性都进一步提升。本文从分子设计的角度合成了一种新型树枝状化合物——均苯三甲酰胺-胺(TMAAM),将其作为关键功能单体与哌嗪混合组成水相多元胺,再与油相均苯三甲酰氯通过界面聚合反应制得了一种新的半芳香聚酰胺复合纳滤膜,从而实现对传统聚酰胺复合纳滤膜的改性,并考察了TMAAM与PIP的组合比对改性纳滤膜性能的影响。采用傅里叶变换衰减全反射红外光谱仪(ATR-FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、场发射扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)Zeta电位仪和接触角仪分析膜表面性质。主要结论如下:(1)随着水相中TMAAM含量的增加,改性纳滤膜的水通量随之上升,截留率略微下降。当TMAAM/PIP=1时所制备的膜(NF-2)通量提升至72.3 L/m~2·h,较空白膜约提升60%,而截留率几乎不变,并且膜表面更加光滑,亲水性更好。(2)分别测试了改性纳滤膜NF-2对甲基蓝、对二甲酚橙、藏红T和中性红等四种染料体系中的分离性能,结果表明改性膜对分子量在200以上的染料均具有极好的截留率。(3)分别采用BSA模拟溶液(500 ppm)和硫酸钠溶液(1000 ppm)测试了膜的抗污染性和运行稳定性。结果表明改性膜NF-2相比空白的聚酰胺纳滤膜具有更好的抗污染性和稳定性,并且污染物更容易被清洗,膜的分离性能更易恢复。本文通过树枝状化合物TMAAM经简单、便捷的界面聚合法制得了一种半芳香聚酰胺复合纳滤膜,该膜具有良好的亲水性和稳定性,以及较强的抗污染性。
【学位单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ051.893
【部分图文】：

分离过程该如何判断呢？由于分离过程中的影响因素很多，并准则，但一般情况下，有两个关键点是不可忽视的：方法在技术上是可行的，因为分离过程必须实现分离目的并实际应用中，可能需要同时采用两个或多个分离过程。是经济可行的，这与产品价值息息相关[9]。际应用中的不同分离目的，可以选择相适应的分离过程。分离成浓缩、纯化、分离和反应促进。在一般膜分离过程中，原料即为截留物和渗透物（图 1-1），二者均可为产物，视实际情中，一般截留物为产物。在纯化过程中，产物既可以是截留物与之相似，分离过程中，截留物和渗透物中任何一种均可为产发展使得膜过程有了更多应用，也可以同化学反应或生物反应应中利用膜分离部分产物从而使化学平衡发生改变。

滤膜的制备膜的制备方法多种多样，其中，最常见的是 L-S 相转化法、表面涂覆法、层层自组装法等。-S 相转化法化法在高分子分离膜的制备中应用最广。具体如下：首先选择适宜物和添加剂制成铸膜液，将铸膜液通过流延法制成液膜，然后将其，经溶剂挥发或溶剂与非溶剂间的交换，使液膜发生相转化从而成简单易行，但是可供选择的膜材料较少，且所制膜较厚，水通量偏液中的成膜材料对膜的性能有着决定性影响，而铸膜液中的添加剂到改善作用。后处理条件同样对膜的性能具有重要影响，像蒸发温时间等。

表面涂覆法首先将多孔支撑膜浸入到特定聚合物的溶液中，并将铸膜液挤撑膜的表面的孔中，最后使用相转化或热处理等方式将聚合物固定在支撑膜面或孔道内，采用这种方法制备纳滤膜操作简便，缺点是涂覆层比较厚，涂度又与纳滤膜的渗透性能相关，故水通量较低，且作为涂覆液的有机溶剂对膜的影响有待进一步讨论。Liu 等[36]采用交联剂戊二醛(GA)在 PSF 超滤支撑膜表面通过表面涂覆和聚合相结合的方法将聚乙烯醇(PVA)和聚苯乙烯磺酸钠(PSSNa)涂覆制备纳，得到 PVA－PSF 和 PSSNa/PVA－PSF 两种复合纳滤膜（皮层结构如 Fig示）。实验证明，PSSNa 的引入一定程度上扩大了膜表面的平均孔径，提高表面亲水性和电负性，这就保证了提高膜渗透性能的同时不牺牲截留效果获得的 PVA－PSF 复合纳滤膜在 0.5 MPa 下通量为 41.7 L/m2h，对 Na2SO留率为 98.3%。
【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 高从堦,陈益棠;纳滤膜及其应用[J];中国有色金属学报;2004年S1期

2 朱安娜,祝万鹏,张玉春;纳滤过程的污染问题及纳滤膜性能的影响因素[J];膜科学与技术;2003年01期

3 宋玉军，孙本惠;纳滤膜的应用[J];化工新型材料;1996年03期

本文编号：2883545