论文部分内容阅读
界面聚合法制备的聚酰胺复合膜被广泛应用于反渗透和纳滤过程。聚酰胺复合膜由超薄皮层及多孔支撑层两部分组成,其性能可通过对皮层与支撑层的优化来提升。一般认为,皮层决定膜的透过分离性能,支撑层除了起机械支撑作用外,还对皮层的形成以及复合膜的性能有重要影响。通过调控支撑膜的表面性质、孔结构和机械强度均可进一步提升复合膜性能。本文对调控支撑膜结构和性质来优化聚酰胺复合膜性能,以及支撑膜影响复合膜皮层形成和复合膜性能的机理进行了研究。采用共混法,以聚醚砜(PES)为膜材料,以聚苯胺(PANI)为添加剂,通过浸没沉淀法制备聚醚砜/聚苯胺支撑膜,并在支撑膜上界面聚合制备聚酰胺复合纳滤膜。实验考察了聚醚砜/聚苯胺支撑膜的表面孔径、孔隙率、亲水性和通量变化,并研究了聚醚砜/聚苯胺支撑膜对复合膜皮层结构和分离性能的影响。结果显示,PANI的添加提高了支撑膜的表面孔径、孔隙率,改善了膜面亲水性,优化了支撑膜的结构和性质。支撑膜的性质影响界面聚合过程中单体的扩散及反应的进行,进而改变聚酰胺皮层的厚度及交联度。随着支撑膜中聚苯胺添加量的增加,复合纳滤膜的皮层厚度先降低后增加,皮层的交联度先增加后降低。在0.6MPa下,复合纳滤膜PA/PES/PANI-0.2的通量达到95.3 L·m-2·h-1,MgSO4的截留率达到94.9%。相比于PES支撑膜,PES/PANI-0.2支撑膜制备的纳滤膜通量提高101%,对MgSO4截留率提升了5.1%。采用制膜工艺参数优化法,调节铸膜液中聚砜浓度和非溶剂含量,通过浸没沉淀法制备海绵状结构的聚砜支撑膜,并在支撑膜上界面聚合法制备聚酰胺复合反渗透膜。分别对支撑膜及复合反渗透膜结构和性能进行表征,考察聚砜浓度对支撑膜结构和性能的影响,以及不同结构支撑膜对复合反渗透膜结构和性能的影响。结果显示,随着聚砜浓度的增加,聚砜支撑膜的表面孔径、表面孔隙率以及整体孔隙率下降,断面结构变致密,耐压性增强,纯水通量下降。在不同结构支撑膜上制备的复合反渗透膜具有不同的通量和脱盐率。综合考虑,以聚砜浓度为15%制备的海绵状支撑膜更适于作为制备复合反渗透膜的支撑层。