论文部分内容阅读
本文采用相转化法制备了磺化聚砜(SPSF)/聚醚砜(PES)/苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)共混新型纳滤膜,以磺化聚砜(SPSF)和聚醚砜(PES)作为制备基膜的原材料,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)作为添加剂,以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)作为溶剂,通过研究不同的SPSF与PES固含量值,不同的PVP添加量,不同的SMA添加量来探讨这些物质配比对膜结构性能的影响;同时还讨论了制膜工艺条件中的预蒸发时间,预蒸发温度,凝固浴温度和铸膜液温度对SPSF/PES/SMA共混纳滤基膜结构性能的影响;为进一步对制备的膜进行优化改性,最后对膜表面进行改性处理,其中以甲醛为交联剂,使其与马来酸酐(MA)官能团发生交联反应形成纳滤脱盐层,考察了交联剂浓度、交联温度、交联时间对脱盐层结构和脱盐率的影响规律,并初步解释了纳滤脱盐层的形成过程。研究结果表明,随着SPSF与PES固含量的增加,膜水通量整体上呈现递减趋势,膜对Na2SO4的脱盐率上升。随着PVP含量的增加,铸膜液粘度变大,膜指状孔得到抑制。随着SMA的加入消除了膜的指状孔,使膜内部结构变得致密。当选取SPSF与PES固含量为25%、添加剂PVP固含量为5%、添加剂SMA固含量为6%时制备出的SPSF/PES/SMA共混纳滤基膜综合性能较好。在SPSF/PES/SMA体系中,随着预蒸发时间增加,水通量下降,脱盐率上升。固定其它条件不变,随着预蒸发温度的升高,膜水通量降低,脱盐率上升。随着凝固浴温度升高,膜水通量上升,且在此过程中膜对Na2SO4的截留率上升。最后考察铸膜液溶解温度对膜性能的影响,随着铸膜液温度的上升,膜水通量先升后降,脱盐率则是先降后升。综合考虑预蒸发时间为90s,预蒸发温度为70℃,凝固浴温度为25℃,铸膜液温度为60℃时为最优制膜工艺条件,此时的膜对二价盐Na2SO4的截留率为56.70%,水通量为39.96L/m~2·h。为进一步对制备的膜进行优化改性,最后对膜表面进行改性处理。随着交联剂浓度从4%增加到12%,膜对Na2SO4的截留率从57.84%提高到75.89%,总体上对比基膜56.70%的脱盐率,改性过后的膜明显优于基膜。固定其他条件不变,升高交联温度不利于得到高水通量的膜。此外随着交联时间增加,膜皮层厚度增加,膜水通量下降。综合考虑,当交联条件中交联剂浓度为10%,交联温度为90℃,交联时间为3h时改性的膜综合性能较优,此时测得的脱盐率为77.25%,对应的水通量也能达到13.75L/m~2·h。