新型聚醚砜超濾膜及聚酰胺復(fù)合納濾膜的制備與表征.pdf

1、傳統(tǒng)有機(jī)超濾膜不耐高溫、不耐高壓、使用壽命短，因此通過有機(jī)-無機(jī)材料的優(yōu)勢互補(bǔ)，制備有機(jī)-無機(jī)雜化超濾膜成為材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)。納米TiO2是目前研究最為活躍的無機(jī)納米材料之一，人們相繼在有機(jī)材料中添加TiO2，研究不同體系所制備的超濾膜。聚醚砜(PES)是一種綜合性能優(yōu)良的聚合物膜材料，尚未見以聚醚砜和"TiO2組成體系制備有機(jī)無機(jī)雜化超濾膜的研究報道。本文以聚醚砜(PES)和TiO2為材料，制備新型聚醚砜超濾膜，并進(jìn)行表征。

2、 芳香聚酰胺類聚合物是典型的復(fù)合納濾膜材料，但是這類聚合物易氯化降解。天然水和廢水溶液中常含有低濃度的游離氯，且水處理中多采用氯氣和漂白粉殺菌消毒，從而影響了膜的使用壽命，限制了其應(yīng)用范圍。開發(fā)新型功能高聚物膜材料、加強(qiáng)對膜皮層超薄和活化技術(shù)研究，制備耐氧化、耐游離氯和抗污染的復(fù)合膜具有十分重要的意義。間苯二甲胺的氨基與苯環(huán)之間有一個亞甲基，此結(jié)構(gòu)可以改善由傳統(tǒng)芳香胺所制備的聚酰胺的抗氧化性，尚未見到以其為水相單體經(jīng)界面聚合制備復(fù)合納濾

3、膜的系統(tǒng)研究報道。本文以間苯二甲胺(m-XDA)和均苯三甲酰氯(TMC)分別為水相和油相反應(yīng)單體，通過界面聚合制備聚酰胺復(fù)合納濾膜，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能表征。 具體研究內(nèi)容包括以下兩部分： 1.新型聚醚砜超濾膜的制備與表征以聚醚砜(PES)為膜材料，N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)為溶劑，聚乙二醇(PEG)和二氧化鈦(TiO2)為添加劑，采用相轉(zhuǎn)化法制備聚醚砜超濾膜。研究了不同鑄膜液配方所制備的超濾膜的性能。考察了添加劑的種

4、類及含量對膜性能的影響。對所制備的聚醚砜超濾膜的孔徑、孔隙率及耐污染性進(jìn)行了表征。添加劑PEG分子量為400，且含量為15％時，膜的純水通量最大。掃描電鏡結(jié)果顯示：含PEG-400一種添加劑時所制得的膜表面均勻，斷面是非對稱的指狀結(jié)構(gòu)，靠近外皮層處指狀結(jié)構(gòu)緊密。添加TiO2顆粒后，TiO2顆粒均勻分布于孔壁表面和膜表面層上，且改變內(nèi)層結(jié)構(gòu)形成較大的空腔結(jié)構(gòu)。添加TiO2制備成的超濾膜在保持高通量的基礎(chǔ)上改善了膜的親水性從而提高膜的耐污染

5、性。含18％的PES、15％的PEG-400和19％-20％的TiO2的鑄膜液所制得的膜性能最優(yōu)。0.1 MPa下純水通量可達(dá)148-79(L·m-2·h-1)，對500mg/L的胃蛋白酶截留率在55.83％以上。 2.聚酰胺復(fù)合納濾膜的制備與表征以間苯二甲胺(m-XDA)和均苯三甲酰氯(TMC)分別為水相和油相反應(yīng)單體，用界面聚合法制備聚酰胺復(fù)合納濾膜。研究了界面聚合反應(yīng)中水相單體濃度、水相pH值、油相單體濃度、反應(yīng)時間、熱處

6、理溫度及熱處理時間等因素對所制備的復(fù)合膜分離性能的影響。制備聚酰胺復(fù)合納濾膜的最佳工藝條件為：水相單體濃度為0.5％，pH值為9.5，油相單體濃度為0.2％，反應(yīng)時間為2min，在100℃下熱處理10min。在1.4MPa下，所制備的復(fù)合納濾膜對1000mg/L Na2SO4溶液的脫鹽率為82.98％，通量為28.48 L·m-2·h-1?？疾炝吮椒雍彤惐挤謩e作為水相添加劑時對膜性能的影響。 紅外光譜(FT-IR)表明有酰胺鍵

7、的生成。掃描電子顯微鏡(SEM)及原子力顯微鏡(AFM)可觀察到在基膜上復(fù)合了一層超薄表層且有明顯的峰谷結(jié)構(gòu)?？疾炝瞬僮鲏毫Α⒉僮鳒囟?、料液濃度、料液種類等操作條件對所制備的復(fù)合膜分離性能的影響。膜流動電位的測定表明該膜荷負(fù)電，通過測定純水滲透系數(shù)和溶脹度來表征膜的親水性。通過腐殖酸模擬溶液的動態(tài)污染實(shí)驗(yàn)(濃縮液全循環(huán)至進(jìn)料液)考察了離子濃度及料液pH值對膜污染程度的影響。靜態(tài)和動態(tài)耐氯實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示所制備的聚酰胺復(fù)合納濾膜在有效氯處理量