论文部分内容阅读
超滤膜分离技术是节能、高效的新型分离技术。但超滤过程中出现的膜污染现象导致通量降低,分离性能劣化。本研究采用多种的改性方法,构建超滤膜抗污染界面,提高超滤膜分离的性能。采用膜表面化学改性的方法,对PAN超滤膜进行化学水解,得到了PAN水解膜。水解膜表面产生的羧基基团与乙醇胺进一步反应,创造抗污染的亲水性膜表面。XPS和接触角实验结果表明:改性后的膜表面酰胺基团含量增加,膜亲水性增强。SEM照片显示对PAN超滤膜的表面化学改性后,PAN超滤膜仍保持非对称结构。超滤实验数据表明:表面化学改性可有效提高PAN超滤膜的抗污染性能。随亲水基团在膜表面含量的增加,膜的通量恢复率由PAN空白膜的47%上升至96%,且经多次重复使用以后,PAN水解改性膜的通量恢复率仍可达到95%。合成含氟无规聚丙烯腈(PAN-PFMA)共聚物膜材料,含氟基团用于构建抗污染界面,相转化方法制备了PAN-PFMA超滤膜。重点考察了溶剂蒸发时间对PAN-PFMA超滤膜性能的影响。SEM照片显示:PAN-PFMA膜断面形态为疏松的海绵状结构。随溶剂蒸发时间的延长,膜的厚度逐渐降低。XPS数据表明:膜表面氟元素含量随溶剂蒸发时间的延长而提高,但是膜的接触角降低。通过延长溶剂蒸发时间,可以显著提高PAN-PFMA共聚物超滤膜的分离性能和抗污染性能。以聚乙烯吡咯烷酮-二氧化硅纳米颗粒复合物(PVP-silica nanocomposite)为添加剂,构建了抗污染界面,制备了具有抗污染性能的PES/PVP-silica超滤膜。PVP-silica纳米颗粒的粒径为20-40nm左右。SEM照片显示PVP-silica纳米颗粒的添加并未对PES超滤膜的膜结构造成明显改变。XPS数据表明PVP-silica纳米颗粒的加入提高了PVP在膜表面的覆盖度。相对PES-PVP对照膜,PES/PVP-silica超滤膜具有较高的通量恢复率和较低的蛋白质污染。进一步分析表明:PES/silica-PVP改性超滤膜的膜污染主要来源于可逆污染,水力清洗可以很容易消除可逆污染。