磺化杂萘联苯聚醚砜复合纳滤膜的研究

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杂萘联苯型聚醚砜(PPES)的玻璃化转变温度达305℃,是耐高温可溶解、具有良好化学稳定性、机械性能的工程塑料,经磺化改性后的SPPES不仅成为了荷电材料,还改善了亲水性能,是制备高通量耐高温纳滤膜的优良膜材料。通过溶解度参数法选择了SPPES的溶剂,并以SPPES为复合膜涂层材料成功制备出薄层复合膜。结果显示,溶剂为EGME+THF混合物(体积比1:1),聚合物浓度为5%,磺化度为0.60,热处理温度为60℃,热处理时间为30min,复合次数为两次所制得的复合膜性能较好;由PPESK,PPES,PSF三种超滤底膜所制备的复合膜对1000mg/L的Na2SO4溶液截留率无太大区别,底膜为PSF超滤膜的复合膜水通量比其它两种超滤膜制备的复合膜大。浸涂溶液中加入一定量丙三醇作添加剂可以同时提高复合膜的通量和截留率,加入甲醇和无水乙醇作为添加剂可以在对截留率影响较小的情况下提高复合膜的水通量;加入2%LiCl做无机添加剂,制备的复合膜在0.5MPa压力下,对1000mg/L的Na2SO4溶液截留率为93%,通量为20 L/(m2h);非质子极性溶剂DMF的加入使得复合膜截留率上升、通量下降,DMSO的加入使通量上升、截留率下降。对复合膜的物化性能进行了考察,并研究了操作条件对复合膜性能的影响。结果显示:SPPES/PPESK复合膜具有很好的耐压密性,耐氯性,耐酸碱性和优异的耐热性,可以在100℃的环境下保持性能;操作温度从20℃升到100℃,水通量增加了3倍多,而截留率减小在13%以内,重新由100℃降回到20℃,膜的截留率和水通量基本保持;复合膜水通量随着操作压力的增加呈近线性上升趋势,截留率先略有上升并在压力达到0.8MPa时趋于定值。SPPES/PPESK复合膜对无机盐溶液截留率顺序从高到低依次为:Na2SO4>NaCl≥MgSO4>MgCl2。复合膜的通量随无机盐浓度增大而下降,截留率随无机盐浓度增大而下降并在无机盐浓度为1500mg/L时趋于定值。复合膜的切割分子量根据取值方法的不用分别为595.8、603和758.6(PEG分子量),折算成孔径在2nm左右,属于纳滤的范围。当复合膜由SPPES-H转变为SPPES-Na型后其脱除率和水通量都有所增加,SPPES-H转变为SPPES-Mg型后其脱除率增加,而通量下降。SPPES/PPESK复合膜的性能可以和商品纳滤膜媲美,说明SPPES是性能优良的复合纳滤膜涂层材料,所采用的复合工艺也是可行的。用复合膜对工业废水和染料废水进行处理,显示出较好的处理效果。
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