【摘 要】
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由于正渗透膜（FO）的成本低、能耗小、分离效果好等优点,应用前景非常广阔,但是它受到膜污染和内浓差极化（ICP）的影响很大,很难进一步推广。因此,需要对正渗透膜进行改性处理,改善其结构和性能。本课题合成了亲水性强、比表面积大的UiO-66-NH2、ZIF-8和UiO-66-NH2@ZIF-8,并以UiO-66-NH2、ZIF-8和UiO-66-NH2@ZIF-8为改性添加剂,改善醋酸纤维素（CA）
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由于正渗透膜（FO）的成本低、能耗小、分离效果好等优点,应用前景非常广阔,但是它受到膜污染和内浓差极化（ICP）的影响很大,很难进一步推广。因此,需要对正渗透膜进行改性处理,改善其结构和性能。本课题合成了亲水性强、比表面积大的UiO-66-NH2、ZIF-8和UiO-66-NH2@ZIF-8,并以UiO-66-NH2、ZIF-8和UiO-66-NH2@ZIF-8为改性添加剂,改善醋酸纤维素（CA）膜的结构和性能。采用水（溶剂）热法成功制备了UiO-66-NH2材料,并对其进行表征分析;以UiO-66-NH2为添加剂制备了CA/UiO-66-NH2混合基质正渗透膜,采用FO装置评估了膜的性能,主要包括以下影响因素:添加剂UiO-66-NH2含量、凝固浴温度、溶解温度、热处理温度,从而确定了最佳的制备条件;利用FTIR、SEM、接触角、AFM等对制备的CA/UiO-66-NH2混合基质正渗透膜进行了结构表征研究;并对比和分析了CA/UiO-66-NH2混合基质正渗透膜、CA正渗透膜和美国Hydration Technology Incorporation生产的商业化正渗透膜（HTI膜）的性能,结果显示,CA/UiO-66-NH2混合基质正渗透膜的选择性和渗透性均得到了优化。对机械搅拌法制备的ZIF-8材料进行了表征分析;以ZIF-8为添加剂制备了CA/ZIF-8混合基质正渗透膜,采用FO装置评估了膜的性能,主要包括以下影响因素:添加剂ZIF-8含量、凝固浴温度、溶解温度、热处理温度,从而明确了最佳的制备条件;利用FTIR、SEM、接触角、AFM对制备的CA/ZIF-8混合基质正渗透膜进行了结构表征测试;并对比和分析了CA/ZIF-8混合基质正渗透膜、CA正渗透膜和商业化HTI膜的性能,结果显示,CA/ZIF-8混合基质正渗透膜的分离效率获得了改善。采用溶液沉积法成功合成了UiO-66-NH2@ZIF-8复合材料,并对其进行了一系列表征分析;以UiO-66-NH2@ZIF-8为添加剂制备了CA/UiO-66-NH2@ZIF-8混合基质正渗透膜,采用FO装置评估了膜的性能,主要包括以下影响因素:添加剂UiO-66-NH2@ZIF-8含量、凝固浴温度、溶解温度、热处理温度,从而确定了最佳制备条件;利用FTIR、SEM、接触角、AFM对制备的CA/UiO-66-NH2@ZIF-8混合基质正渗透膜展开了内部结构表征;并对比和分析了CA正渗透膜、商业化HTI膜和CA/UiO-66-NH2@ZIF-8混合基质正渗透膜的性能,结果显示,CA/UiO-66-NH2@ZIF-8混合基质正渗透膜的性能比CA正渗透膜优越。将海藻酸钠（SA）用来模拟多糖污染物,测试自制的几种正渗透膜在FO模式下的抗污染性能。分别得到了CA正渗透膜、CA/UiO-66-NH2混合基质正渗透膜、CA/ZIF-8混合基质正渗透膜和CA/UiO-66-NH2@ZIF-8混合基质正渗透膜在污染前、污染后以及清洗后的水通量,进一步计算出回收率和污垢率。结果发现,几种正渗透膜的通量损失都比较低,特别是经过金属有机骨架（MOF）材料修饰的混合基质膜,水回收率都达到了90%以上,结垢率也有所降低。180 min内CA/UiO-66-NH2混合基质膜、CA/ZIF-8混合基质膜和CA/UiO-66-NH2@ZIF-8混合基质膜的水通量表现出下降的趋势,而反盐通量则上升,截盐效果下降。但变化都不是很明显,总体保持平稳,证明了这三种正渗透膜性能具有良好的稳定性。
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