层层组装疏松纳滤膜的制备及染料脱盐

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印染废水的特点是成分复杂、盐度高、毒性大,但其中又富含宝贵的染料和盐。传统的印染废水处理方法仅能除去废水中的染料未能实现染料的回收利用。近年来膜分离技术在印染废水回收处理中表现出了良好的发展前景,然而传统纳滤膜对盐截留率过高,不仅难以实现染料脱盐,无机盐在膜表面累积还会造成膜污染。针对以上问题,本文通过层层自组装法制备了两种疏松纳滤膜实现染料和小分子盐的分离,具体研究内容如下:(1)采用阴离子型聚电解质聚丙烯酸(PAA)和阳离子型聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)通过层层自组装法制备了聚电解质多层膜(PEM)。然后利用WS2和PAA之间的配位作用,在PEM中引入WS2,通过XPS、SEM等方法对复合膜表面的化学组成及形貌进行了分析,并研究了染料浓度、离子强度等条件对该纳滤膜分离性能的影响。由于亲水性和电负性的增强,在优化条件下制得的WS2杂化纳滤膜与未添加WS2的膜相比具有增强的渗透性和选择性,在0.7 MPa具有5.88 L·m-2·h-1·bar-1的纯水通量,几乎是未添加WS2膜的2.07倍。WS2杂化膜对刚果红/Na Cl和活性黑5/Na Cl混合溶液的分离测试中,刚果红和活性黑5截留率均为99.99%,分离系数分别为7238和9036。此外,WS2杂化纳滤膜还具有良好的抗污性(通量恢复率94.55%)。(2)通过聚乙烯亚胺(PEI)和单宁酸(TA)之间的迈克尔加成和席夫碱反应,通过层层组装法制备了仅具有单个双层的PEI-TA疏松纳滤膜。通过与TA共混将水热法合成的镁铝双金属氢氧化物(MA LDH)引入到膜表面。优化条件下制得的LDH杂化复合纳滤膜在0.2 MPa下对铬黑T和Na Cl混合溶液的分离测试中,通量高达27.28 L-1·m-2·h-1·bar-1(是未添加时的1.41倍),而未丧失截留率,其中铬黑T截留率>99.8%,Na Cl截留率<14.8%,并且在Na Cl浓度高达20 g·L-1时复合膜的截留性能未明显降低,证明了其交联结构的稳定性。LDH杂化膜对铬黑T、刚果红、活性黑5的截留率接近100%,Na Cl截留率范围为3.24%~16.44%。该膜有望应用于处理含高盐浓度的印染废水。
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