【摘 要】
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正渗透(FO)是一种依赖半透膜两侧不同盐浓度溶液所产生的渗透压差驱动水分子过膜渗透的膜分离过.FO以其低或无液压、低能耗、高水通量恢复率,以及相对于压力驱动膜过程具有低污染倾向等优点而在水处理、食品加工和盐差发电等领域备受瞩目.其中,作为FO过程的核心,薄膜复合正渗透膜以其结构可控、选择性高等特点而在正渗透中应用广泛,但由于内浓差极化(ICP)现象的存在,降低了膜两侧的有效渗透压,从而使水通量减小
【机 构】
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宁波大学材料科学与化学工程学院,宁波,315211
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正渗透(FO)是一种依赖半透膜两侧不同盐浓度溶液所产生的渗透压差驱动水分子过膜渗透的膜分离过.FO以其低或无液压、低能耗、高水通量恢复率,以及相对于压力驱动膜过程具有低污染倾向等优点而在水处理、食品加工和盐差发电等领域备受瞩目.其中,作为FO过程的核心,薄膜复合正渗透膜以其结构可控、选择性高等特点而在正渗透中应用广泛,但由于内浓差极化(ICP)现象的存在,降低了膜两侧的有效渗透压,从而使水通量减小.研究表明,低厚度、低弯曲度、高孔隙率且亲水性良好的多孔支撑层能有效减小ICP.基于此,本文以三醋酸纤维素(CTA)为亲水性膜材料,并结合热致相分离法(TIPS)的优势制备了一系列结构可控、孔隙率高的多孔支撑膜,再通过界面聚合构筑性能优异的薄膜复合正渗透膜.如图1所示,改变TIPS磨具尺寸可使CTA多孔支撑膜的厚度在200～50μm范围内调节；当降低CTA浓度时,海绵状的膜孔变得疏松且孔尺寸变大；当聚乙二醇含量减少时,CTA膜孔由海绵状向取向片状结构转变.此外,CTA多孔支撑膜的孔隙率均高于76％,而且可通过调节成膜条件加以改变,如表1所示.将上述支撑膜进行界面聚合后获得了一系列具有不同CTA多孔支撑膜的FO膜,并研究了支撑膜孔结构对FO膜的传质性质、结构参数和ICP的影响规律.结果 表明,以亲水性CTA多孔膜为支撑层有效提高了FO膜的水渗透性能(A值均大于1.5 L/m2h·bar).同时,结构参数随着支撑膜厚度减小、孔隙率增大而不断减小,最小可达516.4μm.说明TIPS法制得的CTA多孔支撑膜可有效降低正渗透膜的ICP现象.
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