论文部分内容阅读
纳滤膜是介于超滤膜和反渗透膜之间的压力驱动膜,广泛应用于二价盐、染料以及有机溶剂的分离。制备纳滤膜的方法有相转化法、表面涂覆法、界面聚合法以及层层自组装法等,不同的制膜方法会产生不同的膜性能及膜应用。但每种方法仍有各自的不足,新的纳滤膜制备方法仍是当前的研究热点。本文首次采用自掺杂和铜离子(Cu(Ⅱ)增强的新方法制备壳聚糖基复合纳滤膜,主要研究内容如下:(1)壳聚糖纳米颗粒悬浮液制备。采用离子交联法,将多聚磷酸钠(SPP)加入到壳聚糖(CS)溶液中,制备壳聚糖纳米颗粒悬浮液。结果发现,当CS/SPP质量比在2.8-5.2范围内时,CS在悬浮液中以壳聚糖纳米颗粒(CSP)和游离CS分子两种形式存在。形成CSP的尺寸约为40-50 nm。(2)自掺杂和铜离子(Cu(Ⅱ))增强的新方法制备壳聚糖基复合纳滤膜。将CSP悬浮液中的CSPs与游离CS分子同时静电吸附到碱化的聚丙烯腈(mPAN)基膜表面,通过CSPs自掺杂制得壳聚糖分离层(CSPM)。最后将制得CSPM/mPAN膜浸入硫酸铜(CuSO4)溶液中进行螯合交联,得到CSPM-Cu(Ⅱ)/mPAN膜。结果表明,CS/SPP质量比以及Cu(Ⅱ)螯合对复合膜的性能有显著影响。当CS与SPP比例为3.4时,CSPM3.4-Cu(Ⅱ)/mPAN膜的纯水通量为74.8 L·m-2h-1,Na2SO4截留率为93.3%。与CSPM3.4/mPAN膜相比,CSPM3.4-Cu(Ⅱ)/mPAN膜的纯水通量和Na2SO4截留率同时分别提高了24.0%和30.3%。与通过界面聚合法制备的壳聚糖纳滤膜相比,CSPM3.4-Cu(Ⅱ)/mPAN膜表现出3.6倍的纯水通量和基本相同的截留性能。CSPM34-Cu(Ⅱ)/mPAN 膜具有良好稳定性,同时牛血清蛋白污染后通量恢复率达到96.1%,对大肠杆菌的抑制率达到100%,表现出良好的抗污染和抗菌性能。(3)CSPM-Cu(Ⅱ)/mPAN膜对Cr(Ⅵ)分离。测试了CSPM-Cu(Ⅱ)/mPAN膜对不同pH值、不同浓度Cr(Ⅵ)的分离性能。结果发现,当pH值为9.0时,C SPM3.4-Cu(Ⅱ)/mPAN膜对浓度为10 mmol/L的Cr(Ⅵ)溶液的截留率达到93.6%,渗透通量为53.9 L·m-2·h-1,与已有的工作相比,表现出对高浓度Cr(Ⅵ)更优异的分离性能。这项工作为纳滤膜的制备、性能改进以及Cr(Ⅵ)分离提供了新的思路。