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本文在综合分析国内外研究与发展的基础上,首次采用相转化法制备新型聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)非对称纳滤膜,取得如下成果:
1、系统考察了聚合物浓度、添加剂种类和含量、停留蒸发时间、凝胶浴温度、膜厚等因素对PMIA纳滤膜结构和性能的影响。通过对铸膜液组成和制膜工艺的优化筛选,制备出一系列具有不同水通量和截留率的纳滤膜,为PMIA卷式纳滤膜和中空纤维纳滤膜的制备奠定技术基础。
2、在确定最佳制膜工艺参数,以及综合评价膜性能、制膜成本、工艺可操作性等情况下,开展了新型PMIA纳滤膜中试生产研究(厦门城市环境研究所),成功刮制了与商品膜性能相近的新型PMIA平板纳滤膜,为PMIA纳滤膜的产业化生产提供理论指导和技术支撑。
3、PMIA纳滤膜具有良好的耐酸碱性、耐有机溶剂性、耐压密性和耐高温性。其选择层和支撑层孔径大致分布在2nm和17nm,切割分子量在900左右,对小分子有机物具有很好的截留效果。对无机盐的脱除顺序为Na2SO4>MgSO4>NaCl>MgCl2,对NaCl/Na2SO4二元混合电解质溶液也具有很好的选择分离性。
4、模拟含铬废水的去除试验表明,在进水pH>7,Cr(Ⅵ)浓度4~16mg/L,PMIA纳滤膜在24小时连续运行中,膜通量无明显下降,对Cr(Ⅵ)截留去除率稳定在90%以上,具有较好的耐污染和抗氧化性能。
5、在0.7MPa和25℃的条件下,PMIA纳滤膜对三种水溶性阴离子染料酸性红(AR14)、活性艳蓝(RB19)和直接耐晒蓝(DB71)的截留率均大于95%。对高含盐染料水溶液进行24小时的连续脱盐浓缩试验表明,膜的水通量保持在50L/m2·h,染料截留率大于96%,脱盐率稳定在5%以下,有效实现染料与盐的分离去除。对污水处理厂二沉池染料废水处理试验表明,PMIA纳滤膜不仅具有较高脱色性能(92.90%),同时对COD去除率高达80%以上,盐截留率14%。所研发的新型PMIA纳滤膜在染料废水处理、染料脱盐精制等方面具有广泛的应用前景。