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本文基于壳聚糖(CS),通过界面聚合法(IP)制备复合纳滤(NF)膜,采取扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)、水动态接触角测量、长期运行实验等手段对NF膜进行表征,讨论不同反应单体体系和制备条件下复合NF膜的聚酰胺层结构和形貌、通量、截留率、亲水性、稳定性等,并探究了其用于海水、苦咸水淡化预处理的价值和潜力。具体结果如下: 首先,以CS作为水相单体,均苯三甲酰氯(TMC)作为油相单体,平板聚砜(PSF)超滤膜作为基膜,采用IP法制备了CS复合NF膜,研究了制备条件的差异对性能的影响,获得适宜的制备条件:CS浓度0.8%(w/v),TMC浓度0.6%(w/v),反应时间4min,80℃下热处理时间5min。所制得的复合NF膜,在0.6MPa下纯水通量为31.3L·m-2·h-1,Na2SO4(2000ppm)截留率为91.9%,其无机盐截留率排序Na2SO4>MgSO4>NaCl,可知膜表面为荷负电性。另外,CS复合NF膜的活性层厚度为191nm,截留分子量(MWCO)为800Da,孔径约为1.4nm。同时,为了进一步提高NF膜性能,研究了原有CS水相溶液中哌嗪(PIP)的加入对膜性能的影响。当PIP添加比例为25%(w/w)(即CS浓度0.6%(w/v),PIP浓度0.2%(w/v)),TMC浓度为0.8%(w/w)时,纯水通量从31. L·m-2·h-1大幅度上升至60.6L·m-2·h-1,且同时能基本维持原有的截留性能。根据SEM和AFM表征结果可知,水相溶液中小分子PIP的加入可以促进聚酰胺层的构筑,形成粗糙度增加、厚度降低的聚酰胺层,增强了膜的渗透通量。 其次,基于平板式复合NF膜的研究结果,采用自制的中空纤维聚醚砜(PES)超滤膜作为基膜,通过IP法制备外压式CS和CS-PIP复合HF-NF膜。CS复合HF-NF膜的适宜制备条件为CS浓度0.6%(w/v)、TMC浓度0.5%(w/v)、反应时间4 min、80℃下热处理时间5 min;保持水相反应物总量恒定,在PIP添加比例25%(w/w)、TMC浓度0.6%(w/w)、反应4 min的条件下,在0.4MPa下,两种复合NF膜的纯水通量分别为29.6L·m-2·h-1和64.3L·m-2·h-1,Na2SO4(2000ppm)截留率分别为84.7%和83.8%。与平板式NF膜相比,其通量均存在明显加强,但截留性能有轻微下滑。 最后,利用截留性能较高的NF平板复合膜,考察在不同操作压力和原料液浓度下对单组分盐溶液(Na2SO4、MgSO4、MgCl2、CaCl2、NaCl和KCl)和多组分盐溶液(人工模拟海水,35000ppm,苦咸水,5000ppm)的脱盐性能。结果表明,纳滤膜对SO42-、Mg2+、Ca2+具备理想的截留能力,对Na2SO4、MgSO4、MgCl2和CaCl2的脱除率均达50%以上,其中Na2SO4截留率最高,约90%,因此可应用于海水和苦咸水淡化过程。