基于两亲性超支化聚合物的反渗透复合膜研究
发布时间：2021-10-08 02:28
芳香聚酰胺反渗透复合膜被广泛应用于海水/苦咸水淡化、（超）纯水制备和废水处理,但膜的分离性能还有待进一步提升,以降低反渗透过程的运行成本。本研究首先合成了两种具有高密度末端官能团和核-壳状亲水/疏水相分离结构的超支化聚合物,包括端羟基超支化聚醚分子（HBPO-star-PEO-OH）和端酰氯基超支化聚醚酰氯分子（HBPO-star-PEO-COCl）,通过界面聚合将其引入至聚酰胺分离层中,以此调节反渗透复合膜的微观结构,进而提升膜的分离性能。首先通过阳离子开环聚合反应合成了超支化聚醚HBPO-star-PEO-OH,然后将其与间苯二胺（MPD）混合溶于水相溶液中,最终经常规界面聚合反应引入至聚酰胺层。通过改变聚合物添加量以及向水相溶液中加入乙腈和溴化锂等添加剂改善溶剂组成以优化制膜工艺。实验结果表明,相比于初始的反渗透膜,基于HBPO-star-PEO-OH改性的反渗透复合膜的分离性能和膜结构均得到了改善。当HBPO-star-PEO-OH添加量为0.01 wt%,水相助剂溴化锂含量为0.05 wt%时,改性膜的分离性能最佳,其水通量为28.0 LMH,脱盐率可达98.9%,并且膜的分...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
S-CF模型[20]
浙江工业大学硕士学位论文4米级。假设膜表面存在直径小于或等于2ti的孔，在氯化钠溶液一侧施加压力时，纯水层将通过孔隙，在膜的另一侧作为渗透液流出。如果膜表面存在孔径大于2ti的孔隙时，氯化钠溶液会从孔的中心流出，导致氯化钠泄漏到渗透液中（图1-1）。图1-1S-CF模型[20]Figure1-1.PS-CFmodel[20]在上述模型的基础上，反渗透膜表面需要具有适当的化学性质，即盐水可在膜/溶液界面形成纯水层的同时膜表面存在适当大小的孔。（2）溶解-扩散（S-D）模型一些研究人员如Lonsdale等人认为反渗透膜表面是无孔的，提出了目前普遍认同的溶解扩散模型[21-24]。根据S-D模型，水和盐都在一侧吸附在膜中，通过膜扩散并在另一侧解吸。图1-2S-D模型[20]Figure1-2.S-Dmodel[20]溶解扩散模型基于“无孔”膜的概念。在溶解扩散模型中，水通过反渗透膜的传输过程分为三步:（1）水分子吸附到反渗透膜表面，（2）通过膜扩散，（3）从膜的渗透侧解吸。一旦水分子吸附到反渗透膜表面，穿过膜的（水-膜系统）水浓度梯度将导致水分子沿浓度梯度向下扩散到膜的渗透侧。然后，水分子从膜上解吸，成为整体渗透液的一部分。通过反渗透膜的水通量（Ji）可由以下方程式表示:
?ㄎ露确段В?℃~45℃）和pH范围（1~11）以及较好的耐生物污染性能和长期使用稳定性。因此聚酰胺反渗透复合膜被广泛应用于世界各地的商用海水淡化厂[30]。然而，聚酰胺膜在实际应用中仍存在一些问题，例如膜在使用过程中会被污染。细菌等微生物污染物会在膜表面形成生物膜，随后通过静电相互作用、氢键等物理化学相互作用稳定存在于膜表面。随着时间的推移，生物膜增加了水渗透的阻力，降低了水通量。此外生物膜会阻碍原液测盐的扩散，降低了盐溶液的通量，加剧了浓差极化导致膜的渗透性和选择性显著降低[31,32]。图1-3膜表面生物膜形成阶段的示意图[33]Figure1-3.Schematicdiagramofbiofilmformationstageonmembranesurface[33]此外水溶液中的游离氯会攻击活性层的酰胺键，发生N-氯化反应和伴随的环
本文编号：3423249
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
S-CF模型[20]
浙江工业大学硕士学位论文4米级。假设膜表面存在直径小于或等于2ti的孔，在氯化钠溶液一侧施加压力时，纯水层将通过孔隙，在膜的另一侧作为渗透液流出。如果膜表面存在孔径大于2ti的孔隙时，氯化钠溶液会从孔的中心流出，导致氯化钠泄漏到渗透液中（图1-1）。图1-1S-CF模型[20]Figure1-1.PS-CFmodel[20]在上述模型的基础上，反渗透膜表面需要具有适当的化学性质，即盐水可在膜/溶液界面形成纯水层的同时膜表面存在适当大小的孔。（2）溶解-扩散（S-D）模型一些研究人员如Lonsdale等人认为反渗透膜表面是无孔的，提出了目前普遍认同的溶解扩散模型[21-24]。根据S-D模型，水和盐都在一侧吸附在膜中，通过膜扩散并在另一侧解吸。图1-2S-D模型[20]Figure1-2.S-Dmodel[20]溶解扩散模型基于“无孔”膜的概念。在溶解扩散模型中，水通过反渗透膜的传输过程分为三步:（1）水分子吸附到反渗透膜表面，（2）通过膜扩散，（3）从膜的渗透侧解吸。一旦水分子吸附到反渗透膜表面，穿过膜的（水-膜系统）水浓度梯度将导致水分子沿浓度梯度向下扩散到膜的渗透侧。然后，水分子从膜上解吸，成为整体渗透液的一部分。通过反渗透膜的水通量（Ji）可由以下方程式表示:
?ㄎ露确段В?℃~45℃）和pH范围（1~11）以及较好的耐生物污染性能和长期使用稳定性。因此聚酰胺反渗透复合膜被广泛应用于世界各地的商用海水淡化厂[30]。然而，聚酰胺膜在实际应用中仍存在一些问题，例如膜在使用过程中会被污染。细菌等微生物污染物会在膜表面形成生物膜，随后通过静电相互作用、氢键等物理化学相互作用稳定存在于膜表面。随着时间的推移，生物膜增加了水渗透的阻力，降低了水通量。此外生物膜会阻碍原液测盐的扩散，降低了盐溶液的通量，加剧了浓差极化导致膜的渗透性和选择性显著降低[31,32]。图1-3膜表面生物膜形成阶段的示意图[33]Figure1-3.Schematicdiagramofbiofilmformationstageonmembranesurface[33]此外水溶液中的游离氯会攻击活性层的酰胺键，发生N-氯化反应和伴随的环
本文编号：3423249
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