聚丙烯腈基疏松纳滤膜的制备及其性能研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:xkd19890528
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在中国,每年23.7亿吨印染废水的直接排放严重威胁着生态环境和人类身体健康,这些废水中不仅含有大分子的有机物(一般为染料、浆料、油剂和纤维),还有大量的无机盐(一般为Na2CO3、Na2SO4和NaCl)。在使用传统商业纳滤膜处理过程中,二价的无机盐(Na2CO3和Na2SO4)和染料分子(常见的为活性红和刚果红)的截留率都比较高(R>90%),这不仅会降低被截留染料的质量,还会增加染料和无机盐的回收难度。因此,本课题通过制备疏松纳滤膜来实现染料和电解质的分离,探究了所制备的膜在印染废水中的脱盐效果和其长期稳定性,主要研究内容如下:(1)采用接枝共聚策略制备了用于分离染料和无机盐的儿茶酸–壳聚糖疏松纳滤膜。以维生素和双氧水为引发剂,用环境友好型物质儿茶酸对壳聚糖进行接枝,并将接枝物通过静电作用层积到水解的聚丙烯腈(HPAN)基底上。同时,用红外(FT–IR)、电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和电位仪来观察所制备膜的微观结构和元素组成。研究结果表明,在最优条件下制备的膜对结晶紫为98.5%,通量高达72 L m-2 h-1 MPa-1,并且该膜对无机盐的截留率如下:RNa2 SO4(4.8%)<RNaCl(12.5%)<RMgS O4(15.8%)<RMgCl2(16.2%)。同时,在60 h的过滤实验中,该膜还表现出了良好的稳定性。此外,在染料纯化实验中,NaCl的去除率高达82%,而染料损失率只有10%。(2)采用螯和辅助原位自组装法制备了用于染料脱盐的维生素E琥珀酸酯(VES)–聚乙烯亚安(PEI)疏松纳滤膜。通过在HPAN超滤表面静电吸引Ag+–PEI螯合物模板层,并原位生长VES功能化的AgCl颗粒来制备疏松纳滤膜。探究了该膜的制备条件、分离性能和稳定性。结果表明合成的纳米颗粒均匀地分布在膜表面,并且和聚合物PEI有着很好的兼容性,这使得膜通量提高了将近50%。在最优条件下制备的膜对结晶紫的截留率高达99.2%,渗透通量为106.5 L m-2 h-1MPa-1,并且该膜对无机盐的截留顺序为:RMg Cl2(6.2%)<RNaCl(8.3%)<RMgSO4(9.6%)<RNa2 SO4(12.8%)。同时,在不同的料液浓度、料液pH值和操作压力下,VES/AgCl–PEI疏松纳滤膜都具有优异的染料脱盐能力。此外,较低的Ag+释放率(2.84%)和60 h的过滤实验表明该膜具有良好的稳定性。
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