PVA/PEI复合纳滤膜的制备及性能优化
发布时间：2021-10-23 08:05
用聚砜超滤膜为底膜,以聚乙烯亚胺（PEI）为阳离子添加剂,与聚乙烯醇（PVA）共混制备带正电复合纳滤膜.讨论了制膜条件对膜性能的影响,并用红外光谱、扫描电镜、接触角对膜的化学组成、表面形态和疏水性进行表征.结果表明,随着PEI含量的增加,纳滤膜对二价盐溶液的截留率先增加后减小,最佳制膜条件为:PVA和PEI的质量分数均为2%,PVA与PEI质量比为PVA∶PEI=8∶1,戊二醛的质量分数为2%,硫酸的质量分数为1%;热处理温度为70℃.此时复合纳滤膜对2g/L MgSO4溶液的截留率为94.52%,通量为5.91L/（m2·h）.复合纳滤膜对4种盐截留率大小顺序为:MgSO4>MgCl2>Na2SO4>NaCl.添加PEI后的膜表面电位变大,分离性能增加,亲水性变好,通量增大.
【文章来源】：膜科学与技术. 2016,36(06)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图１纳滤膜测试装置流程Ｆｉｇ．１Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｔｅｓｔｄｅｖｉｃｅ
．３％，通量为７．９Ｌ／（ｍ２·ｈ）．这是由于当ＰＥＩ含量较少时，ＰＥＩ的正电荷排斥作用起主导作用，且ＰＥＩ和ＰＶＡ间存在氢键作用力，分子之间的链间距减小，使截留率增大．ＰＥＩ继续增多时，由于ＰＥＩ分子之间链间距较大，分子之间各自交联，使得和ＰＶＡ之间的静电作用力减弱，造成膜的孔结构松弛，孔径随之增大，所以截留率下降，通量增大．同时ＰＥＩ具有较好的亲水性使复合膜的通量增加．所以选用质量比ＰＶＡ∶ＰＥＩ＝８∶１的制膜条件最佳．图２ＰＥＩ含量对膜性能的影响Ｆｉｇ．２ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＰＥＩｃｏｎｔｅｎｔｏｎｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ２．１．２硫酸浓度对膜性能的影响交联液中含有质量分数１％戊二醛、硫酸和硫酸钠，其中戊二醛作为交联剂，硫酸作为催化剂，饱和硫酸钠溶液用来防止ＰＶＡ在交联反应中过度溶解［１５］．实验用ＰＶＡ∶ＰＥＩ＝８∶１制备的复合纳滤膜来考虑硫酸含量对膜截留率和通量的影响，实验结果如图３所示．可知不添加硫酸时膜的分离性能很低，随着硫酸含量的增加膜的分离性能逐渐增大，在硫酸质量分数为１％时，膜的分离性能为８４．２％．这是由于在一定范围内，随催化剂硫酸含量的增多，戊二醛和ＰＶＡ的交联程度增大，孔结构紧密，孔径变小．同时当ｐＨ值较低时，戊二醛和ＰＥＩ能够形成更加紧密的网状结构［１６］，所以膜的截留率变大，而通量减小．因此Ｈ２ＳＯ４的最佳浓度为１％．２．１．３交联剂浓度对膜性能的影响固定膜的共混质量比为ＰＶＡ∶ＰＥＩ＝８∶１，硫酸的质量分
选用质量比ＰＶＡ∶ＰＥＩ＝８∶１的制膜条件最佳．图２ＰＥＩ含量对膜性能的影响Ｆｉｇ．２ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＰＥＩｃｏｎｔｅｎｔｏｎｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ２．１．２硫酸浓度对膜性能的影响交联液中含有质量分数１％戊二醛、硫酸和硫酸钠，其中戊二醛作为交联剂，硫酸作为催化剂，饱和硫酸钠溶液用来防止ＰＶＡ在交联反应中过度溶解［１５］．实验用ＰＶＡ∶ＰＥＩ＝８∶１制备的复合纳滤膜来考虑硫酸含量对膜截留率和通量的影响，实验结果如图３所示．可知不添加硫酸时膜的分离性能很低，随着硫酸含量的增加膜的分离性能逐渐增大，在硫酸质量分数为１％时，膜的分离性能为８４．２％．这是由于在一定范围内，随催化剂硫酸含量的增多，戊二醛和ＰＶＡ的交联程度增大，孔结构紧密，孔径变小．同时当ｐＨ值较低时，戊二醛和ＰＥＩ能够形成更加紧密的网状结构［１６］，所以膜的截留率变大，而通量减小．因此Ｈ２ＳＯ４的最佳浓度为１％．２．１．３交联剂浓度对膜性能的影响固定膜的共混质量比为ＰＶＡ∶ＰＥＩ＝８∶１，硫酸的质量分数为１％，考察戊二醛的含量对膜分离性能的影响，结果如图４所示．随着戊二醛质量分数的增加，ＰＥＩ／ＰＶＡ复合膜的截留率增加，而通量降图３硫酸浓度对膜性能的影响Ｆｉｇ．３Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｌｉｑｕｉｄｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｃｏｎｔｅｎｔｏｎｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ低．由于ＰＶＡ和ＰＥＩ均与戊二醛反应，在分子间形成共价键，形成交联网络状结构，从而减小膜在水中的溶胀度
【参考文献】：
期刊论文
[1]正电型PVC/PEI复合纳滤膜的制备及其盐/染料分离性能[J]. 崔月,许云秋,姚之侃,杜世媛,赵斌,朱宝库,朱利平. 功能材料. 2014(24)
[2]阳离子聚丙烯酰胺改性聚乙烯醇纳滤膜的研究[J]. 陈可可,翟丁,周勇,高丛堦. 水处理技术. 2014(02)
[3]荷负电手性壳聚糖纳复合滤膜的制备与性能研究[J]. 牟涛,刘鑫,谭广雷,王康. 应用化工. 2014(01)
[4]界面聚合法制备复合纳滤膜的缺陷及其改性研究进展[J]. 张超,张杨,郭敏,潘国元,张德鹏,刘轶群. 化工进展. 2012(S2)
[5]自组装改性纳滤膜研究[J]. 戴喆男,周勇,赵婷,徐子丹,高从堦. 水处理技术. 2012(06)
[6]原位交联聚乙烯醇/二氧化硅杂化功能膜的制备与性能[J]. 张艳辉,王恒之,郑学晶,汤克勇,刘捷. 广州化工. 2011(23)
[7]纳滤膜功能材料研究进展[J]. 李兆魁,周勇,朱家民,高从堦. 水处理技术. 2009(12)
[8]国内外纳滤膜制备新技术[J]. 刘超锋,方少明. 水处理技术. 2007(06)
硕士论文
[1]聚电解质改性PVA复合纳滤膜的研究[D]. 陈芝海.浙江理工大学 2013
[2]聚乙烯亚胺药物载体的合成和表征以及对顺铂的载药研究[D]. 孙通泽.东北林业大学 2012
本文编号：3452808
【文章来源】：膜科学与技术. 2016,36(06)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图１纳滤膜测试装置流程Ｆｉｇ．１Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｔｅｓｔｄｅｖｉｃｅ
．３％，通量为７．９Ｌ／（ｍ２·ｈ）．这是由于当ＰＥＩ含量较少时，ＰＥＩ的正电荷排斥作用起主导作用，且ＰＥＩ和ＰＶＡ间存在氢键作用力，分子之间的链间距减小，使截留率增大．ＰＥＩ继续增多时，由于ＰＥＩ分子之间链间距较大，分子之间各自交联，使得和ＰＶＡ之间的静电作用力减弱，造成膜的孔结构松弛，孔径随之增大，所以截留率下降，通量增大．同时ＰＥＩ具有较好的亲水性使复合膜的通量增加．所以选用质量比ＰＶＡ∶ＰＥＩ＝８∶１的制膜条件最佳．图２ＰＥＩ含量对膜性能的影响Ｆｉｇ．２ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＰＥＩｃｏｎｔｅｎｔｏｎｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ２．１．２硫酸浓度对膜性能的影响交联液中含有质量分数１％戊二醛、硫酸和硫酸钠，其中戊二醛作为交联剂，硫酸作为催化剂，饱和硫酸钠溶液用来防止ＰＶＡ在交联反应中过度溶解［１５］．实验用ＰＶＡ∶ＰＥＩ＝８∶１制备的复合纳滤膜来考虑硫酸含量对膜截留率和通量的影响，实验结果如图３所示．可知不添加硫酸时膜的分离性能很低，随着硫酸含量的增加膜的分离性能逐渐增大，在硫酸质量分数为１％时，膜的分离性能为８４．２％．这是由于在一定范围内，随催化剂硫酸含量的增多，戊二醛和ＰＶＡ的交联程度增大，孔结构紧密，孔径变小．同时当ｐＨ值较低时，戊二醛和ＰＥＩ能够形成更加紧密的网状结构［１６］，所以膜的截留率变大，而通量减小．因此Ｈ２ＳＯ４的最佳浓度为１％．２．１．３交联剂浓度对膜性能的影响固定膜的共混质量比为ＰＶＡ∶ＰＥＩ＝８∶１，硫酸的质量分
选用质量比ＰＶＡ∶ＰＥＩ＝８∶１的制膜条件最佳．图２ＰＥＩ含量对膜性能的影响Ｆｉｇ．２ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＰＥＩｃｏｎｔｅｎｔｏｎｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ２．１．２硫酸浓度对膜性能的影响交联液中含有质量分数１％戊二醛、硫酸和硫酸钠，其中戊二醛作为交联剂，硫酸作为催化剂，饱和硫酸钠溶液用来防止ＰＶＡ在交联反应中过度溶解［１５］．实验用ＰＶＡ∶ＰＥＩ＝８∶１制备的复合纳滤膜来考虑硫酸含量对膜截留率和通量的影响，实验结果如图３所示．可知不添加硫酸时膜的分离性能很低，随着硫酸含量的增加膜的分离性能逐渐增大，在硫酸质量分数为１％时，膜的分离性能为８４．２％．这是由于在一定范围内，随催化剂硫酸含量的增多，戊二醛和ＰＶＡ的交联程度增大，孔结构紧密，孔径变小．同时当ｐＨ值较低时，戊二醛和ＰＥＩ能够形成更加紧密的网状结构［１６］，所以膜的截留率变大，而通量减小．因此Ｈ２ＳＯ４的最佳浓度为１％．２．１．３交联剂浓度对膜性能的影响固定膜的共混质量比为ＰＶＡ∶ＰＥＩ＝８∶１，硫酸的质量分数为１％，考察戊二醛的含量对膜分离性能的影响，结果如图４所示．随着戊二醛质量分数的增加，ＰＥＩ／ＰＶＡ复合膜的截留率增加，而通量降图３硫酸浓度对膜性能的影响Ｆｉｇ．３Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｌｉｑｕｉｄｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｃｏｎｔｅｎｔｏｎｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ低．由于ＰＶＡ和ＰＥＩ均与戊二醛反应，在分子间形成共价键，形成交联网络状结构，从而减小膜在水中的溶胀度
【参考文献】：
期刊论文
[1]正电型PVC/PEI复合纳滤膜的制备及其盐/染料分离性能[J]. 崔月,许云秋,姚之侃,杜世媛,赵斌,朱宝库,朱利平. 功能材料. 2014(24)
[2]阳离子聚丙烯酰胺改性聚乙烯醇纳滤膜的研究[J]. 陈可可,翟丁,周勇,高丛堦. 水处理技术. 2014(02)
[3]荷负电手性壳聚糖纳复合滤膜的制备与性能研究[J]. 牟涛,刘鑫,谭广雷,王康. 应用化工. 2014(01)
[4]界面聚合法制备复合纳滤膜的缺陷及其改性研究进展[J]. 张超,张杨,郭敏,潘国元,张德鹏,刘轶群. 化工进展. 2012(S2)
[5]自组装改性纳滤膜研究[J]. 戴喆男,周勇,赵婷,徐子丹,高从堦. 水处理技术. 2012(06)
[6]原位交联聚乙烯醇/二氧化硅杂化功能膜的制备与性能[J]. 张艳辉,王恒之,郑学晶,汤克勇,刘捷. 广州化工. 2011(23)
[7]纳滤膜功能材料研究进展[J]. 李兆魁,周勇,朱家民,高从堦. 水处理技术. 2009(12)
[8]国内外纳滤膜制备新技术[J]. 刘超锋,方少明. 水处理技术. 2007(06)
硕士论文
[1]聚电解质改性PVA复合纳滤膜的研究[D]. 陈芝海.浙江理工大学 2013
[2]聚乙烯亚胺药物载体的合成和表征以及对顺铂的载药研究[D]. 孙通泽.东北林业大学 2012
本文编号：3452808
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