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近年来,层层静电自组装技术已经广泛应用于聚电解质复合膜的制备。目前聚电解质复合纳滤膜的成膜材料的研究大多数集中在合成聚电解质上,如PEI、PAA等。天然纤维素聚电解质具备原料来源广泛,成本低廉,并且具有良好的成膜性、良好的生物相容性,以及环境友好性等优点,是理想的制膜材料。本论文提出自组装聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)/羧甲基纤维素钠(CMCNa)聚电解质制备复合纳滤膜的方法,并考察了复合膜在分离领域中的应用,为拓展成膜材料的选择性,降低制膜成本提供了新途径。 首先利用静态聚电解质层层自组装(LbL)技术,以聚丙烯腈(PAN)超滤膜经NaOH溶液水解改性进行预处理作为基膜,交替沉积不同浓度的阳离子(PDDA)和阴离子(CMCNa)聚电解质溶液,制备了PDDA/CMCNa聚电解质复合纳滤膜;通过对制备的PDDA/CMCNa聚电解质复合纳滤膜进行膜表面Zeta电位、SEM、ATR-FTIR、接触角等的表征,证明PDDA和CMCNa在基膜表面交替自组装成功进行。当PDDA浓度为5.0 g/L,CMCNa浓度为2.0 g/L且组装在最外层时,复合膜具有较好的荷负电性和亲水性,膜表面的Zeta电位稳定在-70mV左右,接触角约为30°;当组装PDDA/CMCNa5.0层后,复合膜表面均匀致密光滑,从断面SEM图中可以看出复合膜为非对称结构,分离层较薄且致密。制备的(5PDDA/2CMCNa)5.0-PAN复合纳滤膜对1.0g/L NaC1具有截留率仅为5%,对1.0×10-3 g/L二甲基酚橙的截留率可达100%,并且对0.4×10-3 g/L罗丹明B也具有良好的截留效果;(5PDDA/2CMCNa)5.0-PAN复合纳滤膜在操作温度为25℃,操作压力为0.60MPa的条件下,对浓度为0.4×10-3 g/L的罗丹明B染料小分子有较好的分离性能,其截留率可达到90%,通量为42 L/(m2·h·MPa)。 为了改善复合膜的分离性能,在PDDA/CMCNa聚电解质复合膜的基础上,采用戊二醛(GA)为交联剂,硫酸(H2SO4)为催化剂,制备了交联改性PDDA/CMCNa聚电解质复合膜。通过接触角和SEM表征,证明交联改性使得不同层数的复合膜亲水性能下降,膜表面也更加致密。考察了交联剂和催化剂浓度对相对交联度的影响,并通过单因素影响实验得到了交联改性(PDDA/CMCNa)2.0-PAN聚电解质复合膜的较优改性条件:交联剂GA浓度为1.0wt%,催化剂H2SO4浓度为0.3wt%,交联时间为24h,交联温度为30℃。在相同的操作条件下,交联改性(PDDA/CMCNa)2.0-PAN复合膜对罗丹明B溶液的截留率为94%,通量为46 L/(m2·h·MPa)。 与未改性复合纳滤膜相比,交联改性复合纳滤膜在组装层数减少的情况下,提高了复合膜的截留率,同时保持了较高的通量。