羧甲基纤维素钠、海藻酸钠及壳聚糖磷酸酯复合纳滤膜的研究
本文选用具有良好成膜性的羧甲基纤维素钠（CMC）、海藻酸钠（ALG）和壳聚糖的水溶性衍生物-壳聚糖磷酸酯（PCS）为复合纳滤膜表面活性层材料，戊二醛（GA）、环氧氯丙烷（ECH）和 CuSO4溶液作为交联剂，聚砜（PSF）超滤膜为支撑层，利用涂敷交联的方法，制备了五种新型荷负电复合纳滤膜。利用衰减全反射红外光谱（ATR-IR）、扫描电子电镜（SEM）和原子力显微镜(AFM)对复合膜结构形貌进行了表征。研究了复合纳滤（NF）膜的最佳制备条件及操作条件对膜截留性能的影响。在铸膜液中添加适量的有机小分子或无机盐小分子，测得其对复合 NF膜截留性能的影响。 以羧甲基纤维素钠（CMC）为表面活性层材料，聚砜（PSF）超滤膜为基膜，戊二醛（GA）水溶液为交联剂，制得一种新型荷负电复合纳滤膜。其最佳制备条件为：羧甲基纤维素钠浓度为1％，戊二醛浓度为0.5%，稀硫酸催化条件下，30℃下交联2h。在室温下，复合膜接触角为57.85°，说明其表面亲水性比聚砜膜有很大提高。溶胀度为44.26%，截留分子量约为520Da。在操作压力为1MPa，料液流量为40L·h-1时，对1000mg·L-1 K2SO4、Na2SO4、KCl、NaCl、MgSO4和MgCl2溶液的截留率分别为98.3、98.0、62.5、59.1、54.4和24.6%，膜通量分别为10.0、10.1、15.2、15.8、13.7和16.5L·m-2·h-1。CMC/PSF复合膜对几种无机盐的截留顺序为：Na2SO4>NaCl>MgSO4>MgCl2。 以羧甲基纤维素钠（CMC）和海藻酸钠（ALG）共混液为表面活性层材料，聚砜（PSF）超滤膜为基膜，环氧氯丙烷（ECH）的乙醇溶液（调节pH=10）为交联剂，制得一种新型共混复合纳滤膜。其最佳制备条件为：ALG/CMC共混比为1:3，交联剂环氧氯丙烷浓度为2%，在温度50℃交联18h。在操作压力为1MPa，料液流量为30L·h-1时，对1000mg·L-1 K2SO4、Na2SO4、KCl、NaCl、MgSO4和MgCl2溶液的截留率分别为97.4、97.1、58.9、55.1、51.6和24.6%，膜通量分别为17.1、17.3、16.9、17.2、16.0和16.6L·m-2·h-1。该纳滤膜对不同无机盐的截留性能不同，具有典型的荷负电膜截留特性，这主要决定于荷电膜与电解质离子之间的静电作用力。 通过对壳聚糖改性制备了水溶性的壳聚糖磷酸酯（PCS）。以PCS水溶液为铸膜液材料，PSF超滤膜为基膜，ECH为交联剂，用涂敷交联的方法制备了PCS/PSF复合纳滤膜，对其结构和形貌进行了表征。研究了活性层铸膜液的组成、交联剂浓度等因素对复合膜截留性能的影响。制备的PCS/PSF复合纳滤膜在操作压力为1MPa，料液流量为40L·h-1时，对1000mg·L-1 Na2SO4和NaCl溶液的截留率分别为89.2、20.8%，通量分别为6.9、7.4L·m-2·h-1。复合膜对几种无机盐的截留顺序为：Na2SO4>MgSO4>NaCl>MgCl2。 以PCS为表面活性层材料，PSF超滤膜为基膜，GA为交联剂，制备了一种新型PCS/PSF复合纳滤膜。其最佳制备条件为：壳聚糖磷酸酯PCS溶液浓度为2%，GA浓度为0.5%，在50℃下交联1.5h。复合膜对1000mg·L-1 Na2SO4溶液的截留率和通量分别为87.6%和8.3L·m-2·h-1。对无机盐的截留顺序为：Na2SO4>MgSO4> NaCl> MgCl2。研究了操作条件和有机小分子添加剂对复合膜截留性能的影响。在室温下，复合膜接触角为56.20°，溶胀度为44.07%，截留分子量约为510Da。 以PCS为表面活性层材料，聚砜（PSF）为支撑层，CuSO4为螯合剂，成功制备了一种新型离子交联 PCS/PSF复合纳滤膜。其最佳制备条件为：壳聚糖磷酸酯（PCS）水溶液浓度为1.5%，CuSO4浓度为4%，在40℃下交联2h。复合膜对1000mg·L-1 Na2SO4溶液的截留率和通量分别为85.5%和7.4L·m-2·h-1。膜的截留分子量约为580 Da，接触角为58.46°。 用戊二醛交联的壳聚糖磷酸酯（PCS）/聚砜（PSF）复合纳滤膜对某污水处理厂中水进行了深度处理应用研究，对影响纳滤过程的因素，如操作压力、工作流量和运行时间进行了考察。测定在这些条件下，其对膜通量的影响以及对CODCr等的去除率（R）。结果表明，在操作压力为1MPa，进料液流量为40L·h-1时，复合膜对总磷的去除率（R）>85.0%，对CODCr、氨氮及电导率的去除率（R）分别为76.2、69.8和33.2%，对色度的去除率为100%。经过膜法深度处理之后，出水各项指标都可以达到GB18918-2002一级A的排放标准。
羧甲基纤维素钠;海藻酸钠;壳聚糖磷酸酯;复合纳滤膜;截留性能
中国海洋大学
博士
海洋化学工程与技术
高从堦
2013
中文
TQ028.8
108
2013-09-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）