中空纤维膜的连续化紫外辐照改性研究

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聚砜(PSF)是一种热塑性聚合物,具有优良的机械、热学和化学稳定性,耐高温,抗酸碱腐蚀,因而广泛应用于各种分离膜的制备。但是聚砜膜表面能低,亲水性差,容易造成膜污染,影响膜的使用性能,因此对其进行亲水改性显得尤为重要。纳滤膜是一种介于超滤膜和反渗透膜的新型分离膜,由于其对离子具有不同的选择性,对小分子有机物具有较高的截留率等优点而被广泛应用于废水处理等领域。本文首先设计了连续化紫外辐照改性装置,重点对反应器的内部结构进行设计,然后将其用于亲水性聚砜中空纤维膜的制备,最后采用连续化紫外光辐照接枝法制备了聚砜中空纤维纳滤膜,并研究了其对重金属六价铬离子的去除应用。  红外光谱和扫描电镜分析表明,可以通过连续化紫外光辐照接枝法将亲水性单体丙烯酸(AA)接枝到膜表面。膜的亲水性受接枝密度的影响,在改性过程中,可方便地通过调整卷绕速度、单体浓度和光敏剂浓度等工艺参数来获得合适的接枝密度。随着接枝密度的增大,膜的水接触角降低,纯水通量显著增大,表明亲水性得到了提高。抗污染性实验结果显示,随着接枝密度从0增大到3.54mmol/m2,膜的总污染系数从0.647下降到0.377,不可逆污染系数从0.5减小到0.097,纯水通量恢复率从49.98%增加到90.30%,部分不可逆污染可转变为可逆污染,从而通过水力反清洗的方法除去,表明经过连续紫外辐照接枝亲水改性后,膜的抗污染性得到了显著增强。  通过连续化紫外光辐照接枝法将丙烯酸(AA)接枝到聚砜中空纤维膜表面制备纳滤膜,扫描电镜分析和水接触测试证明了接枝的成功性。脱盐性能测试结果表明,制备的纳滤膜对无机盐的截留顺序为Na2SO4>MgSO4>NaCl>MgCl2,这与一般的荷负电纳滤膜对无机盐的截留率顺序是相似的。纳滤膜对Cr(Ⅵ)的截留率随着溶液pH值的增大而增大,当pH=10时,NF1和NF2膜对10mg/L的Cr(Ⅵ)的截留率分别为92.36%和95.62%;随着进料液浓度的增大,纳滤膜对Cr(Ⅵ)的截留率和渗透通量都减小;随着操作压力的增大,纳滤膜的渗透通量几乎呈线性增大,但是Cr(Ⅵ)的截留率基本维持恒定。
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