磺化杂环共聚醚砜复合纳滤膜的制备与性能

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangshilei19850715
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杂萘联苯共聚醚砜(PPBES)是一种热塑性功能材料,其机械强度、耐高温性及成膜性等综合性能优异。磺化杂萘联苯共聚醚砜(SPPBES)优化了材料的亲水性、改善了材料综合性能,因此SPPBES是复合纳滤膜功能层材料的良好选择。本文以SPPBES为功能层材料,PPBES超滤膜与聚醚砜(PES)超滤膜为支撑层,采用涂覆法分别制备了SPPBES/PPBES与SPPBES/PES复合纳滤膜。研究了聚合物磺化度、浓度与热处理条件等因素对复合纳滤膜分离性能和结构的影响。结果表明,聚合物浓度的增大、热处理时间的延长、热处理温度的升高均会致使复合纳滤膜对无机盐溶液脱除率增大,通量下降。当聚合物磺化度为0.9,浓度为3%,90℃下热处理30 mmin时,制备的复合纳滤膜综合性能较优。通过对SPPBES/PPBES、SPPBES/PES复合纳滤膜进行扫描电镜、静态接触角测试及红外全反射分析考察了复合纳滤膜的结构形态、亲水性及表面化学组成。并且采用游离氯浸泡法考察了复合纳滤膜的耐氧化稳定性。同时,研究了操作压力和操作温度对复合纳滤膜性能的影响。当操作压力从0.4 MPa逐渐增大到1.2 MPa, SPPBES/PPBES复合膜的脱盐率先略微增加,而后保持在85%左右,通量从26L/m2h增大到60L/m2h;而SPPBES/PES的脱盐率有所增加并稳定在79%左右,通量从18L/m2h增大到62L/m2h;对于SPPBES/PPBES复合纳滤膜,当操作温度从20℃升温至95℃,通量从46 L-m2h增大到130L/m2h,而脱盐率下降约3%;SPPBES/PES复合纳滤膜的通量从31L/m2h增大到90L/m2h,增大了近两倍,而脱盐率下降了2%左右。通过与商业纳滤膜对比发现,SPPBES/PPBES与SPPBES/PES复合纳滤膜具备优秀的耐氧化性及耐热稳定性,并且与商业纳滤膜分离性能相当。以LiCl、NaCl、KCl为无机盐添加剂、PPBES超滤膜为支撑层、磺化度为0.9的SPPBES为功能层材料,分别制备SPPBES-LiCl、SPPBES-NaCl与SPPBES-KCl三种复合纳滤膜。考察了三种复合纳滤膜对四种无机盐的分离性能,脱除顺序为:Na2SO4> NaCl≥MgSO4>MgCl2,且SPPBES-LiCl复合纳滤膜脱盐率最高,SPPBES-KCl复合纳滤膜通量最大。通过对SPPBES-LiCl、SPPBES-NaCl及SPPBES-KC1三种复合纳滤膜进行扫描电镜、接触角测试及红外全反射分析研究了无机盐添加剂对复合纳滤膜的结构形态、亲水性的影响,结果表明三种复合纳滤膜具有相似的结构及亲水性。考察无机盐添加剂对其耐高温性能的影响时发现三种复合纳滤膜均表现出良好的耐热稳定性。同时,研究了无机盐添加剂对复合纳滤膜耐化学稳定性及耐氧化性的影响,结果表明三种复合纳滤膜均表现出优异的耐化学稳定性及耐氧化性,其中SPPBES-LiCl复合纳滤膜性能变化最小。
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