论文部分内容阅读
发展高性能疏松纳滤（NF）膜实现染料与无机盐高选择性分离一直学术界和工业界所面临的挑战。本文以聚醚砜（PES）和亲水性磺化聚砜（SPSf）为原料进行共混,以己二酸为致孔剂,采用非溶剂致相分离法（NIPS）制备PES/SPSf共混疏松NF膜,从尺寸效应和荷电效应探索其对染料与无机盐选择分离机制。以PES和SPSf为原料,N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）为溶剂,己二酸为致孔剂配制铸膜液（固含量为31 wt%）,水为凝固浴,重点考察铸膜液中己二酸含量（0-13 wt%）对PES/SPSf共混膜结构和性能的影响规律。结果表明,随着铸膜液中己二酸含量增加,膜断面结构逐渐由指状孔转变为海绵体。当己二酸添加量为11 wt%、PES/SPSf=84/16时,共混膜（M11）的断面为完全的海绵体结构,该膜切割分子量约为7250 Da,平均膜孔径约为1.81 nm,纯水通量为144.4L m-2h-1（操作压力0.2 MPa）。共混膜处理刚果红与Na2SO4混合液时,对刚果红截留保持在100%,Na2SO4截留率<25%,显示出优异的染料和盐选择分离性。以聚乙二醇（PEG）（Mw=400-10000 Da）为中性模型,以甲基橙（MO）、酸性蓝25（AB25）、靛蓝磺酸钠（IC）、酸性品红（AF）、刚果红（CR）、直接红23（DR23）和伊文思蓝（EB）为荷电模型分子,研究共混膜（M11）分离机制。结果表明,PEG分子量、Stokes半径与M11截留率的相关系数分别为0.86和0.84,所用染料的分子量、Stokes半径与截留率相关系数分别为0.62和0.75。此外,PEG400与AB25（Mw=416 Da）的截留率分别19%和92%。这表明该共混膜对PEG和染料的截留机制分别为尺寸筛分和尺寸-荷电协同效应。探索染料/盐混合液p H值和离子强度与共混膜表面Zeta电位之间相互作用规律。结果表明,共混膜M11表面Zeta电位随溶液p H值的提高或离子强度的降低而增大。随着溶液p H值从3提高至10,膜对MO、AB25、IC和AF（Mw<696Da）的截留率分别由51%、79%、90%、89%提升至79%、92%、99%和100%,而p H对CR、DR23和EB（Mw≥696 Da）截留率影响不大。随着溶液离子强度从0 mol L-1增大至0.84 mol L-1,膜对MO、IC和AF（Mw<696 Da）的截留率分别由69%、93%、96%降至17%、43%和85%,表明为尺寸和荷电协同分离机制。而对CR、DR23和EB（Mw≥696 Da）截留率无影响,表现出尺寸筛分机理。