PQ--10-PA荷正電復(fù)合納濾膜的制備及其分離特性研究.pdf

1、納濾(NF)技術(shù)節(jié)能環(huán)保，在污水處理、制藥和生物技術(shù)等領(lǐng)域的地位至關(guān)重要，而目前工業(yè)化納濾膜多為荷負(fù)電。因而，研究制備荷正電納濾膜對(duì)于拓展納濾技術(shù)的應(yīng)用范圍具有重要的意義。
　　本文以聚哌嗪酰胺(PA)納濾膜為基膜，陽離子聚電解質(zhì)聚季銨鹽-10(PQ-10)為功能材料，利用PQ-10和戊二醛(GA)交聯(lián)反應(yīng)制備荷正電納濾膜。研究了PQ-10濃度、熱處理時(shí)間及溫度等工藝參數(shù)對(duì)PQ-10/PA復(fù)合NF膜分離性能的影響，并采用FE-SE

2、M、Zeta電位儀以及ATR-FTIR等技術(shù)分別對(duì)聚電解質(zhì)復(fù)合NF膜的表面結(jié)構(gòu)、荷電性、化學(xué)組成進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)研究了PA膜和PQ-10/PA復(fù)合NF膜對(duì)無機(jī)鹽、染料以及水中特征有機(jī)污染物的分離性能，并探究了NF膜對(duì)陽離子型污染物十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)、聚丙烯酰胺(CPAM)和陰離子型牛血清蛋白(BSA)的抗污染性能。研究結(jié)果如下:
　　(1)ATR-FTIR表明陽離子聚電解質(zhì)PQ-10已成功涂覆在PA基膜，結(jié)合FE-SE

3、M技術(shù)可得涂覆前后分離層厚度均為0.2μm左右且表面平整致密，Zeta電位測(cè)試表明在pH=3-9時(shí)，PQ-10/PA復(fù)合NF膜表面均呈正電性。
　　(2)陽離子聚電解質(zhì)PQ-10濃度的增加，能提高復(fù)合NF膜表面電荷密度。PQ-10/PA復(fù)合NF膜對(duì)CaCl2的截留率，隨PQ-10和GA濃度增加、熱處理時(shí)間的延長、熱處理溫度的上升均呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，而水通量呈遞減趨勢(shì)。陽離子聚電解質(zhì)復(fù)合NF膜的較優(yōu)制備工藝條件為:PQ-10濃度=0.5

4、w/v％、熱處理溫度=P50℃、熱處理時(shí)間=135s以及GA濃度=1.0w/v％。當(dāng)操作壓力為5bar，進(jìn)料液濃度為500ppm CaCl2時(shí)，Q-10/PA復(fù)合NF膜的截留率為53.8％，水滲透率為28.3l/m2·h。
　　(3)PQ-10/PA復(fù)合NF膜分離性能表明:在較優(yōu)條件制備的復(fù)合NF膜的截留分子量為335Da，相比PA基膜的520Da下降明顯。PQ-10/PA復(fù)合NF膜對(duì)無機(jī)鹽的截留率分別為RMgSO4(92.4％)

5、＞RNa2SO4(91.2％)＞RNaCl(73.2％)＞RMgCl2(66.8％)＞RCaCl2(54.5％)。對(duì)不同染料的截留率為維多利亞藍(lán)B(99.9％)=甲基藍(lán)(99.9％)＞結(jié)晶紫(99.7％)＞日落黃(98.4％)＞中性紅(92.2％)，與基膜相比，PQ-10/PA膜對(duì)分子量較小的陽離子型染料結(jié)晶紫和中性紅截留率顯著提高。陽離子聚電解質(zhì)復(fù)合NF膜對(duì)單一有機(jī)物分離結(jié)果為RLAS(85.8％)＞RNPE(79.8％)＞RDTAB

6、(60.3％)＞RDEP(54.9％)＞RDMP(43.8％)，對(duì)混合有機(jī)物（濃度250ppm）的截留率保持在64.3％左右。
　　(4)PQ-10/PA復(fù)合NF膜的抗污染實(shí)驗(yàn)表明，荷正電的復(fù)合膜對(duì)陽離子型污染物DTAB和CPAM的通量損失率分別為13.7％和14.8％，低于PA基膜的24.5％和42.5％，恢復(fù)率為93.1％和91.4％均高于PA膜。而PA膜對(duì)陰離子型BSA的通量損失率為15.6％，恢復(fù)率為95.1％。荷正電的P