【摘 要】
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随着我国工业化的快速发展,环保行业尤其是水处理领域受到了越来越多的重视,以反渗透及纳滤为主导的膜分离技术因为其特有的优势得到了广泛的应用。众所周知,纳滤膜能够在较低的操作压力下选择性地分离一、二价离子,但其截留和通量之间存在着“trade-off”现象,在有效保留截留率的情况下如何制备出高通量纳滤膜成为急需解决的问题;除此之外,使用传统界面聚合制备的聚酰胺纳滤膜也存在耐氯性能差的问题,使其在实际应
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随着我国工业化的快速发展,环保行业尤其是水处理领域受到了越来越多的重视,以反渗透及纳滤为主导的膜分离技术因为其特有的优势得到了广泛的应用。众所周知,纳滤膜能够在较低的操作压力下选择性地分离一、二价离子,但其截留和通量之间存在着“trade-off”现象,在有效保留截留率的情况下如何制备出高通量纳滤膜成为急需解决的问题;除此之外,使用传统界面聚合制备的聚酰胺纳滤膜也存在耐氯性能差的问题,使其在实际应用中受到限制,因此如何提高纳滤的耐氯性能是其发展过程中的技术挑战之一。针对纳滤膜材料发展的两个关键问题,本论文分别对高通量的纳滤膜及耐氯纳滤膜进行研究,具有十分重要的理论和实际意义。在高通量纳滤膜的研究中,本论文将传统的多酚表面改性技术应用于超滤膜表面改性,通过共沉积5,5’,6,6’-四羟基-3,3,3’,3’-四甲基-1,1’-螺旋联吲哚(TTSBI)-聚乙烯亚胺(PEI)多酚中间层,得到稳定亲水性的超滤膜,通过优化超滤膜在多酚溶液中的浸泡时间实现对超滤膜改性程度的调控;进而使用传统的制膜单体哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)分别在未处理的聚砜超滤膜以及经多酚中间层改性的聚砜超滤膜上通过界面聚合法制备聚酰胺纳滤膜,性能测试结果表明在保证脱盐率不受影响的前提下,改性后的纳滤膜通量得到大幅提升,在1 MPa的测试压力下水的通量最高可达23.7 Lm-2h-1bar-1,是未改性纳滤膜的3倍左右,对Na2SO4的截留率高达99.4%,成功打破了截留和通量间的“trade-off”现象,并且表现出良好的长期运行稳定性,为高通量纳滤膜的制备提供了新的思路与方法。对于耐氯聚酯纳滤膜的研究,本论文通过苯酚与甲醛反应制备了新的低聚酚醛树脂型反应单体,采用经典的界面聚合技术,在聚醚砜超滤底膜上制备了聚酯纳滤膜。考察了反应时间、浓度、p H等条件对膜的化学结构、表面形貌、亲水性、电荷性以及分离渗透性的影响,通过优化制膜条件,得到了性能优良的聚酯纳滤膜。实验结果表明,最优制膜工艺条件下制备的纳滤膜,对各种盐溶液的截留率分别为R(Na2SO4)=98.2%,R(Mg SO4)=85.9%,R(Na Cl)=44.4%,R(Mg Cl2)=21.1%,R(Ca Cl2)=20.8%,水通量为2.42Lm-2h-1bar-1。此外,膜的耐氯性能测试结果表明,与经典的界面聚合法制备的聚酰胺膜相比,实验制备聚酯纳滤膜表现出优异的耐氯性能,有望应用于水处理领域。
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