高效纳米复合反渗透膜中界面水通道的构建及海水淡化性能的研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:qjesen
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以聚酰胺反渗透膜为核心的高效海水淡化技术是解决当前人类社会所面临的淡水资源紧缺问题的关键。然而,由于传统的交联聚酰胺分子结构的限定,使得该海水淡化膜的过滤效率无法进一步提高,造成聚酰胺反渗透膜发展的“瓶颈”问题。本论文以高孔隙率的静电纺纳米纤维膜为基材,以均苯三甲酰氯(TMC)和间苯二胺(MPD)为单体,两相进行界面聚合反应,制备了以交联聚酰胺为过滤层的反渗透膜。同时,对纳米纤维素进行表面接枝化学修饰,并将其引入到反渗透膜的交联聚酰胺分子结构中,在交联聚酰胺本体结构与纳米纤维素表面之间形成界面水通道,促进水分子的快速传输以提高水通量,制备出含有界面水通道的新型纳米纤维复合(TFNC)反渗透膜,并对其优异的脱盐性能进行了测试和表征。其中,纳米纤维素是由竹帛纤维素原料出发,依次通过2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)和高碘酸钠氧化体系氧化制得双醛纳米纤维素(DANC);并接枝不同长度的烷基二胺,通过双醛纳米纤维素表面的醛基与胺基的希弗碱反应,最终制得一系列不同烷基支链长度的疏水纳米纤维素。进一步将制得的疏水纳米纤维素引入到界面聚合体系中,在交联聚酰胺分子结构中构建界面水通道,并通过不同的烷基支链长度来调控界面水通道的尺寸,实现高效苦咸水脱盐的应用目标。文中采用红外光谱和扫描电子显微镜等测试手段对纳米纤维素以及交联聚酰胺反渗透膜的结构与形貌进行了充分的表征。同时,对新型交联聚酰胺反渗透膜的脱盐性能进行了测试,并与传统商业反渗透膜的脱盐效率进行了比较。结果表明,高效纳米复合反渗透膜实现了 37.9 L/m2h的渗透通量和98.7%的截留率,充分证明界面水通道可以显着增加纳米纤维复合反渗透膜的渗透通量,同时也保持反渗透膜的高截留率。与传统反渗透膜相比,纳米复合反渗透膜在保持截留率为97.5%左右的情况下,其水通量可以提高2倍。
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