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研究荷正电复合纳滤膜的改性,探索高效分离复合纳滤膜的制备,提高荷正电复合纳滤膜的分离性能,是实现海水淡化从理论研究到实际应用的重要环节,对解决水资源危机具有极其重要的研究意义。本论文针对目前基于聚乙烯亚胺(PEI)荷正电聚酰胺/聚砜(PA/PSF)复合纳滤膜渗透通量较低、机械性能较差以及不耐酸碱等缺点,在界面聚合反应过程中采用掺杂复合的方法对其进行改性研究,以期制备分离性能优良的荷正电复合纳滤膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)、原子力显微镜(AFM)、接触角(CA)以及表面Zeta电位,分别对样品膜的表面形貌、化学组成、粗糙度、润湿性和表面电荷进行了表征分析。通过比较改性前后复合膜渗透通量和截留率的变化,研究其构效关系。本论文具体工作如下:1.以PEI的水溶液为水相溶液,以间苯二甲酰氯/均苯三甲酰氯(IPC/TMC)的正己烷溶液为有机相溶液,在聚砜(PSF)超滤基膜表面进行界面聚合反应,制备了荷正电PA/PSF复合纳滤膜。通过调节IPC和TMC的质量比,可有效调节该膜聚酰胺(PA)活性层,从而得到高渗透通量的PA/PSF复合纳滤膜。当m(IPC)/m(TMC)=1:1时,膜渗透通量最大:在0.4 MPa和室温条件下,对1.0 g·L-1 MgCl2水溶液的渗透通量可达27.6 L·m-2·h-1。同时,对无机电解质和荷电性有机染料具有选择性分离特性,对无机电解质的截留率顺序为:ZnCl2(97.7%)>MgCl2(97.0%)>CuCl2(96.9%)>CaCl2(95.3%)>MgSO4(88.3%)>NaCl(74.2%)>Na2SO4(47.8%);对荷电性有机染料的截留率顺序为:阳离子红X-GTL(100.0%)>罗丹明B(94.2%)>阳离子金黄X-GL(93.5%)>活性艳蓝KN-R(43.9%)。2.以氨基化多壁碳纳米管(NH2-MWCNTs)/PEI的水溶液为水相溶液,以IPC/TMC作为有机相溶质,在PSF超滤基膜表面进行界面聚合反应,制备了耐高压的荷正电有机/无机杂化(NH2-MWCNTs-PA/PSF)复合纳滤膜。超细的NH2-MWCNTs一维无机纳米材料具有良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性,其表面修饰的-NH2有利于MWCNTs在水溶液中的分散,且NH2-MWCNTs中的-NH2可以与IPC/TMC进行界面聚合反应,从而得到稳定的杂化复合膜。比较了NH2-MWCNTs掺杂复合前后的PA/PSF膜在不同操作压力下的截留率和渗透通量变化。掺杂后的膜在室温及2.0 MPa下,对1.0 g·L-1 MgCl2的截留率为94.0%,比未掺杂的膜提高了7.6%,渗透通量可达75.0 L·m-2·h-1,对不同无机电解质的截留率顺序为:ZnCl2(97.3%)>MgCl2(94.1%)>CuCl2(91.2%)>CaCl2(89.5%)>MgSO4(86.4%)>NaCl(78.1%)>Na2SO4(68.4%)。3.以PEI的水溶液为水相溶液,以三聚氯氰(CC)的正己烷溶液为有机相溶液,在PSF超滤基膜表面进行界面聚合反应,成功制备了耐酸碱的PEI-CC/PSF荷正电复合纳滤膜。由于CC分子中的-Cl基具有很强的吸电子效应及空间位阻效应,在酸或碱溶液中可以有效防止H+或OH-对酰胺键的进攻,使膜在酸或碱性溶液中保持稳定。在此基础上,在PEI溶液中掺杂小分子的哌嗪(PIP)得到PEI/PIP-CC/PSF荷正电复合纳滤膜。PIP与CC进行反应可进一步填充大分子孔隙,从而得到更加致密的PA活性层。该膜在pH=1和pH=13的水溶液中浸泡1个月后,膜的表面形貌、化学组成和截留率基本不变。在表面活性层材料中添加PIP分子有利于提高膜的整体脱盐率,对Na2SO4的截留率提高了14.8%。