同质增强型全聚酰胺复合膜的制备与性能研究

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聚酰胺薄层复合(TFC)膜因其优异的分离性能而得到广泛应用。为了进一步提高TFC膜的综合性能,本课题以同质增强的思想为指导,通过原位共混制备出了全聚酰胺体系同质增强型复合膜。通过原位共混的方法制备出对位芳纶(PPTA)/聚砜(PSf)基膜,界面聚合(IP)反应制备出TFC反渗透(RO)膜,测试表明:PPTA成功嵌入基膜中且呈星形聚集体结构,使基膜表面更加亲水、更粗糙,通量更高。其界面聚合制备出TFC RO膜后,其纯水通量由29.84 L·m-2 h-1提高到48.1 L·m-2 h-1,而对NaCl的截留率均在99%以上。同时,PPTA的存在使RO膜具有更高的耐压密性。在间位芳纶(PMIA)基膜中原位共混PPTA,制备出不同组分PPTA/PMIA原位共混基膜,再经IP法制备出TFC纳滤(NF)膜,研究表明:PPTA与PMIA形成的复合微球均匀分布在基膜的表面和内部,使得基膜表面粗糙度更大,内部孔道变宽,耐压密性明显提高;界面聚合制备出TFC NF膜后,测试表明:当基膜中PPTA含量达到32%时,其聚酰胺功能层同时出现了模块化结构和图灵结构,并且,其纯水通量高达54.2 L·m-2 h-1,对Na2SO4和MgSO4的截留率均保持在97%以上。另外,由反冲洗实验可知,基膜中原位共混PPTA之后,可以明显提高聚酰胺功能层—基膜间的结合强度。通过原位共混杂环芳纶—Armos,制备出Armos/PMIA原位共基膜,通过控制加入2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑(PABZ)的含量,实现了原位共混基膜的表面粗糙度的调控,并在一定粗糙度基膜表面制备出图灵结构的TFC NF膜。测试表明:共混Armos后,基膜表面出现了圆点状凸起,且随着PABZ含量的增加逐渐变小,粗糙度逐渐下降。由FESEM表征TFC NF膜发现:当基膜表面粗糙度约为23 nm时,其聚酰胺功能层出现图灵结构,其通量达68.88 L·m-2 h-1。基膜表面粗糙过大或者过小时,其功能层均呈模块状结构。图44幅;表6个;参68篇。
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