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本文以聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)为表层材料,以对二氯苄为交联剂,以聚砜(PSF)超滤膜为基膜,通过界面聚合反应(季铵化反应)制备了荷正电复合纳滤膜。以2g/L的MgSO4为测试溶液,在0.8MPa压力下,对于内压型中空纤维纳滤膜的脱盐率可达88.4%,水通量为17.75L/m2·h;而对于平板纳滤膜脱盐率为96.5%,水通量为24.2L/m2·h。
本文主要进行了三个方面的研究,首先系统分析和研究了PDMAEMA水溶液/对二氯苄正庚烷溶液的界面聚合体系的反应条件,界面聚合反应中各添加剂的作用和对膜性能的影响等。如:加入NaHCO3起到了调节PDMAEMA水溶液pH值和维持PDMAEMA分子构象稳定的作用,促进了交联反应的进行,有效地控制网络均匀性,得到的平板纳滤膜的脱盐率为92.5%,水通量为15.6L/m2·h,同时也有效的提高了平板纳滤膜和中空纤维纳滤膜的成品率。加人0.172mol/L碘化钾作催化剂,能有效缩短交联反应时间,使交联反应时间从5hr缩短到3.5hr。往PDMAEMA水溶液中加入有机溶剂乙醇后,纳滤膜的截留率和通量都有很大的提高,乙醇含量为5%(v/v)时纳滤膜的截留性能较好。从实验中得到结论制备中空纤维纳滤膜的最佳PDMAEMA水溶液的浓度为0.75%。
其次,研究表明荷正电中空纤维纳滤膜对无机盐的截留选择性为:对一价阳离子的截留率不高,普遍在50%以下;对二价阳离子的截留率较高,均大于80%;对离子的截留具有选择性。本文将自制的纳滤膜同商品化纳滤膜NTR7450、Desal-5的性能进行比较,自制的中空纤维复合纳滤膜对MgSO4、小分子糖类的截留效果接近甚至优于商品化纳滤膜的性能。同时,改变操作系统参数,如:温度、压力、pH、浓度等,进一步考察了纳滤膜的性能。
最后,将自制的内压型中空纤维复合纳滤膜应用于染料截留实验。结果表面其能够有效的截留荷正电和荷负电染料,截留率均大于99%。另外,本文也考察了纳滤膜对染料中无机盐的截留效果,其对无机盐的截留率往往在30%~65%之间,是一种有效提高染料纯度的方法。同时,染料分子在膜表面聚集造成膜污染,使通量迅速降低,也是一个有待解决的问题。