【摘 要】
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近年来,废水的不达标排放导致水体生态环境每况愈下,加剧了淡水资源短缺的问题,目前,使用多孔功能膜对废水进行处理、回收资源是目前水处理领域的大势所趋。纳滤膜截留分子量的范围是200～1000 Da,而且表面通常带有丰富电荷,对多价离子和小分子活性物质具有极佳的分离效果,能够使废水处理朝着向绿色可持续发展的方向行进。目前水处理领域中广泛应用的商品纳滤膜膜孔尺寸较为单一,被分离物质水合半径与膜孔尺寸不能
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（21905067）; 山东省自然科学基金项目（ZR2018BEM031）; 中国博士后基金面上项目（2018M640295）; 膜技术公共服务平台项目（2017QYCX09）
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近年来,废水的不达标排放导致水体生态环境每况愈下,加剧了淡水资源短缺的问题,目前,使用多孔功能膜对废水进行处理、回收资源是目前水处理领域的大势所趋。纳滤膜截留分子量的范围是200～1000 Da,而且表面通常带有丰富电荷,对多价离子和小分子活性物质具有极佳的分离效果,能够使废水处理朝着向绿色可持续发展的方向行进。目前水处理领域中广泛应用的商品纳滤膜膜孔尺寸较为单一,被分离物质水合半径与膜孔尺寸不能达到适宜的匹配,截留率与渗透通量二者相互制约,极易造成分离效率低下等问题,膜孔尺寸缺乏可调性极大限制了纳滤膜在各领域中的实际应用,通过调节复合纳滤膜孔径结构获得确定的分离精度来应对不同类物质的分离需求是十分重要的。通过界面聚合反应制备PEI/TMC膜并进行反应条件优化,所制备复合纳滤膜的通量为12.01 L m-2 h-1 bar-1,对Mg Cl2的截留率为92.83%。在此基础上通过分子设计添加结构调节剂来调节膜孔结构和孔径分布,获得了三种膜孔尺寸不同的复合纳滤膜,并对其进行FTIR-ATR、XPS、SEM、亲水性、Zeta电位、孔径分布分析以及分离性能、抗污染性能、长期稳定性能测试。通过在聚丙烯腈基膜与聚酰胺分离层之间涂覆单宁酸的中间过渡层,所获得TA-PEI/TMC膜的截留效果仍维持在原有水平,纯水渗透通量提升了46.63%,其孔径由0.56 nm扩大到0.67 nm。另外一种方式则是在分离层引入第三单体来调节膜孔结构,通过在分离层引入小分子哌嗪调节膜孔结构获得PEI-PIP/TMC膜,该膜的纯水透过通量高达23.70 L m-2 h-1 bar-1,而且对染料具有极佳的去除效果。而引入对苯二甲酰氯则可以制备更致密的PEI/TMC-TPC膜,对重金属离子的截留率顺序为Cu2+（99.37%）>Ni2+（98.04%）>Pb2+（97.23%）>Cd2+（96.54%）。经过改性的三种复合纳滤膜对天然有机污染物腐殖酸具有良好的耐污染性能,且三种改性复合纳滤膜在长期操作条件下仍保持稳定的分离性能。进一步选用TA-PEI/TMC膜进行不同种类抗生素分离试验,对抗生素具有极好的分离性能。本课题研究证明,在界面聚合过程中引入中间过渡层或者第三单体作为结构调节剂可以有效地调节聚酰胺纳滤膜膜孔结构来提高其分离性能,为大规模生产高性能聚酰胺纳滤膜提供了方向。
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