论文部分内容阅读
近年来,正渗透技术由于低能耗、高去除效率和高的水恢复效率,受到人们的广泛关注。正渗透技术在水体淡化和水中重金属离子去除等领域均展现出非常有前景的潜在应用价值。目前,已有大量学者对正渗透技术做出相关研究,但是如何制备出高性能多功能的正渗透膜,仍然是正渗透膜发展过程中的重要技术难题。传统的薄层复合（TFC）正渗透膜（FO）存在通量小、分离选择性差、易受膜污染的影响、功能单一等缺点,本文对TFC-type FO膜的支撑层和皮层均做了一定程度的改性,能够有效提升正渗透膜的渗透性能、分离选择性能、抗污染性能以及对重金属离子的去除能力。本文第一部分利用紫外辐照接枝技术对正渗透膜多孔的支撑层做亲水性改性,在聚砜支撑层孔壁和表面接枝亲水性聚合物刷3-磺酸丙基甲基丙烯酸钾盐（PSMP）,获得了高渗透性、高分离选择性和高抗污能力的正渗透膜。第二部分,在第一部分的基础上,进一步在其聚酰胺活性皮层上接枝PEG衍生物（Jeffamine）,使得抗污能力进一步提高,同时还具有优良的重金属去除能力。具体内容和研究结果如下:（1）制备了一种新型的亲水性薄层复合正渗透膜,其底部为大孔表面功能化聚砜（PSf）支撑层。采用简单的紫外引发接枝聚合方法,将聚（3-磺丙基甲基丙烯酸钾）（PSMP）聚合物刷接枝于PSf支撑层的底部和内壁,制备的最佳FO膜（g-FO-3）具有显著的正渗透性能和抗污染性能。在AL-DS模式中,以水为原料液2 M氯化钠为汲取液的条件下,g-FO-3正渗透膜的水通量（43.0 L/m2h）是传统PSf FO膜（16.8 L/m2h）的2.6倍,是有大孔PSf膜支撑层但未接枝聚合物刷FO膜（24 L/m2h）的1.8倍。而且,g-FO-3正渗透膜的Js/Jw值较低,表明其分离选择性较好。此外,在八个循环污染试验后,g-FO-3然能保持原始水通量的90%,清洗以后水通量恢复率为95%。因此,亲水性聚合物刷接枝PSf大孔支撑层为提高TFC型FO膜的正向渗透性能和防污性能提供了一种方便、高效的手段。（2）制备了皮层和支撑层均接枝有亲水性聚合物刷的正渗透膜,具体制备方法是在g-FO-3正渗透膜的基础上,进一步对其皮层做原位表面化学改性,接枝Jeffamine到聚酰胺皮层上,使之具有高透水性、良好的防污性能和较强的重金属去除能力。水渗透性能仍然可以维持与g-FO-3想当的水平（4043 L/m2h,AL-DS模式,汲取液为2 mol/L NaCl溶液）,但抗有机物污染性能得到了明显的提高,经过八次循环实验后水通量仍能保持原始水通量的95%;此外,制备的FO膜在AL-FS和AL-DS两种模式中均具有良好的去除重金属离子的能力,当pH=4,原料液为2 g/L重金属离子浓度时,重金属截留率分别均超过94.2%和98.8%。另外,还进一步研究了带制备的-NH2和-SO3-功能基团的新型多功能TFC-FO膜对重金属离子的去除机理。因此,聚合物刷对皮层和基膜的双改性制备的正渗透膜,优化了分离性能,同时拓展了FO膜的应用领域。