新型PES疏松纳滤膜的制备及其染料脱盐性能的研究

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染料工业是一个资源能效消耗较大的密集型劳动行业,生产过程中会产生大量高盐染料废水,为了提高染料/无机盐的分离效率,本文在传统纳滤膜的基础上,开发耐用的新型疏松纳滤膜分离技术,实现染料提纯和含盐染料废水的回收利用,不仅大幅提升生产效益,并有效降低环境污染,对水资源的循环利用和保护生态环境具有重要意义。首先,采用非溶剂诱导相转化法制备基膜,通过在基膜铸膜液中共混添加β-环糊精制备PES/β-CD超滤基膜,改善基膜的亲水性,同时β-CD外表面丰富的羟基为后续表面改性具有重要作用。探讨了溶剂类型、致孔剂类型及浓度、亲水添加剂β-环糊精的浓度对基膜结构和渗透性、分离性能的影响,优化制备工艺参数。其次,采用浸渍法,在PES/β-CD基膜表面用六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)化学接枝改性后的功能化Ti O2颗粒,制备新型疏松纳滤膜。探讨浸泡时间、浸泡液浓度和HMDI添加量对疏松纳滤膜的表面结构和分离性能、抗污染性能等的影响,优化修饰工艺参数。同时对优化后的疏松纳滤膜特性进行表征,证明功能化Ti O2纳米颗粒成功接枝到基膜表面,并且提高了膜表面的亲水性和分离性能。主要包括SEM、XRD、XPS、ATR-FTIR等表征,测试膜纯水通量、对染料和无机盐的截留率和滤过通量。最后,应用制备的疏松纳滤膜分离染料/盐混合体系,探究膜对染料/盐的分离效率和长期稳定性。染料/盐分离实验结果表明,该膜在保证对无机盐的透过率维持90%以上时,具有很高的染料截留效率。同时该膜具有良好的抗污染性能及稳定性,连续测试实验中,在360 h内能维持稳定的分离效果和通量。本文采用的表面接枝法极大缩短了制膜时间,材料成本低,操作简单灵活,并且明显提高了无机纳米颗粒与有机膜之间的相容性,改善了膜表面的亲水性和抗污染能力,使其成为具有高染料截留率、高染料/盐分离效率和高长期稳定性的新型疏松纳滤膜。
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