基于OHTC酰氯的高性能聚酰胺膜的制备与性能研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:zbtoy
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膜分离作为高效环保的新兴分离技术越来越受到学术界和工业界的重视,传统的聚酰胺分离膜是由均苯三甲酰氯(TMC)和哌嗪(PIP)或间苯二胺(MPD)在超滤基膜上通过界面聚合反应制备的,尽管传统分离膜性能优异但依然无法完全满足不同场景的实际应用要求。本研究旨在扩大酰氯单体范围,合成一种新型酰氯单体并通过界面聚合制备聚酰胺膜,探讨酰氯结构变化对聚酰胺膜结构和性能的影响。本文设计合成新型的酰氯单体3,3,4,4-联苯四酰氯(OHTC),使用OHTC与哌嗪分别作为酰氯单体和胺单体通过界面聚合反应成功制备了OHTC-PIP聚酰胺纳滤膜,膜的脱盐测试结果为Na2SO4 97.6%、Ca Cl296.4%、Mg Cl2 95.37%、Mg SO4 97.22%、Na Cl 81.69%,水通量为60 L·m-2·h-1·MPa-1。对膜结构进行分析发现OHTC-PIP膜厚度较大、表面粗糙度较小、亲水性较差,以上因素降低了水的渗透能力导致膜通量相对较小。将Na HCO3作为缚酸剂添加到水相溶液中可有效提高水通量至72 L·m-2·h-1·MPa-1。利用反1,4-环己二胺成膜截留高于哌嗪的特点,成功制备了OHTC-CHD膜,脱盐测试结果Na2SO4 96%、Ca Cl2 98.7%、Mg SO4 98.8%、Na Cl 96%,水通量为35 L·m-2·h-1。表征发现膜表面较为光滑(Ra=4.26 nm)、膜厚度较小(106 nm),OHTC-CHD膜在保持截留较高的同时膜的抗污染能力和水通量远高于TMC-MPD膜。通过聚乙烯亚胺(PEI)将被强氢键作用所连接的单宁酸(TA)与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)固定在聚砜底膜上,制备新型的中间层(TPP)对界面聚合进行调控,实验证明TPP的稳定存在改善了底膜亲水性,使得OHTC系聚酰胺膜膜水通量提升了1.5-2倍,并且对TMC-PIP膜有相同的水通量提升效果的同时在30小时保持通量下降20%以内。表征发现中间层改性膜表面具有不同的形貌,这能有效增加膜表面粗糙度,提高传质面积,同时膜厚度的降低、表面亲水性的提高都是造成通量上升的重要因素。
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