论文部分内容阅读
纳滤作为一种相对较新的膜分离技术,是一种以压力为驱动的介于反渗透和超滤之间的膜分离过程,它的截留分子量一般在200-1000范围内。纳滤因其操作压力低、能耗低、渗透通量高、截留率高等优点,在水处理、生物医药、食品工业、石油化工等领域的应用日益广泛。界面聚合法是制备复合纳滤膜最常用的方法,其中聚酰胺复合纳滤膜是商业化纳滤膜最主要的类型。但是在纳滤膜逐步从水溶液体系向有机溶剂体系发展的过程中,聚酰胺复合纳滤膜在实际应用中还存在对小分子量有机物截留率较低、渗透通量较低以及耐氯性和耐溶剂性较差等不足。针对以上存在的问题,本文通过选择合适的反应单体、制备方法和改性手段,分别研究了提高聚酰胺复合纳滤膜分离性能、耐氯性和耐溶剂性的方法,制备出了高分离性能的聚酰胺复合纳滤膜。首先,采用1,2,4,5-均苯四甲酰氯和间苯二胺在聚醚酰亚胺基膜上通过界面聚合法制备了聚酰胺酸复合纳滤膜,并选用乙二胺对聚酰胺酸复合纳滤膜进行改性处理,制备了结构稳定、截留分子量低的聚酰胺复合纳滤膜。其中优选的聚酰胺复合纳滤膜对葡萄糖水溶液的截留率和渗透通量分别为90.0%和25.0 L m-2 h-1 MPa-1;研究表明,膜结构中亚甲基基团的引入有效地提高了聚酰胺复合纳滤膜的耐氯性,使得所制备的聚酰胺复合纳滤膜在200 ppm NaClO水溶液中浸泡100 h后分离性能保持不变。其次,采用酰氯单体直接在交联基膜上进行界面聚合的方法,选用具有线性分子链结构的乙二胺和支化分子链结构的聚乙烯亚胺共同交联聚醚酰亚胺基膜,制备了高通量的聚酰胺复合纳滤膜,其中优选膜对葡萄糖水溶液的截留率和渗透通量分别为98.0%和58.5 L m-2 h-1 MPa-1;使用极性溶剂激活后,聚酰胺复合纳滤膜对葡萄糖水溶液的截留率和渗透通量分别为96.0%和112.2 L m-2h-1 MPa-1,具有优异的分离性能和溶剂稳定性。最后,对前两种制备的聚酰胺复合纳滤膜的耐溶剂性能进行了考察,其中混合胺交联基膜的聚酰胺复合纳滤膜具有较好的耐溶剂性,它对玫瑰红甲醇溶液的截留率和渗透通量分别为99.9%和14.2 L m-2 h-1 MPa-1,极性溶剂激活后其对玫瑰红甲醇溶液的截留率和渗透通量分别为90.4%和30.4 L m-2 h-1 MPa-1。结合实验表征分析了溶剂激活对聚酰胺复合纳滤膜结构和性能的影响,并通过分析所制备的聚酰胺复合纳滤膜在有机溶剂中的结构变化,选用了对苯二甲胺反应单体替代了原有的聚乙烯亚胺制备了耐溶剂聚酰胺复合纳滤膜,该膜对玫瑰红/N,N-二甲基甲酰胺溶液的截留率和渗透通量分别为96.0%和0.7 L m-2 h-1MPa-1,研究表明,疏水刚性基团的引入有效地改善了聚酰胺复合纳滤膜在极性溶剂中的分离性能。