聚酯酰胺反渗透复合膜的制备与表征
反渗透已成为海水淡化和苦咸水脱盐最经济的技术之一，但目前反渗透膜耐溶氧和余氯的能力较差。膜材料的氧化将直接导致膜性能衰竭，严重影响膜的使用寿命。虽然人们在新型抗氧化膜材料的合成和已有膜材料的改性方面取得了很好的成绩，但很好的工业化产品并不多见。因而，要发展反渗透技术在海水及苦咸水脱盐中的应用，必须进一步研究和开发更适用的膜材料及其成膜技术。本论文旨在制备非全芳香聚酰胺复合膜以改善和提高芳香聚酰胺膜的性能，并对其进行结构和性能表征。
以间苯二胺、盐酸氨基葡萄糖与均苯三甲酰氯为反应物，采用界面聚合法在聚砜基膜上制备聚酯酰胺反渗透复合膜。以脱盐率和水通量为评价指标，探索界面聚合的影响因素和膜性能之间的关系，确定较好的成膜条件。实验中主要考察了界面聚合反应中的水相单体配比、水相pH值、有机相浓度、反应时间、后处理温度及时间等成膜工艺条件对所制备膜分离性能的影响。实验结果表明制备聚酯酰胺反渗透膜的最佳工艺条件为：正己烷为溶剂，pH=9～10，室温下反应45～60s。最佳单体浓度为1.7％(w/w)间苯二胺、0.3﹪(w/w)盐酸氨基葡萄糖和0.15％(w/w)均苯三甲酰氯。最佳后处理条件为30～40℃，12～15min。红外光谱仪对所制备膜的化学组成进行表征。扫描电子显微镜及原子力显微镜对所制备膜的结构和形态进行表征。红外光谱分析表明聚酯酰胺膜表面有聚酰胺和聚酯的生成。扫描电镜结果表明在聚砜基膜上复合了一层致密的活性层。原子力显微镜分析结果表明聚酯酰胺膜和聚酰胺膜表面均呈明显的峰谷状结构，且聚酯酰胺膜表面较聚酰胺膜表面光滑。
实验中，还对制得的聚酯酰胺反渗透复合膜的脱盐率、水通量、耐污染性和耐氯性等性能进行测试。分别考察了操作压力、操作温度、电解质浓度和电解质种类等条件对聚酯酰胺反渗透膜分离性能的影响。通过腐殖酸模拟溶液的动态污染实验(浓缩液全循环至进料液)考察并对比了聚酯酰胺反渗透膜和聚酰胺反渗透膜在运行过程中的耐污染性能。用活性氯浸泡法和动态测试法考察膜的耐氯性能。结果表明，聚酯酰胺反渗透复合膜在1．6MPa下水通量达到27,4L·m<'-2>·h<'-1>以上，对2000mg·L<'-1>的NaCl、MgCl<,2>、Na<,2>O<,4>和Mg<,2>O<,4>等无机盐的脱盐率均在97.5％以上，对一价离子有较好的截留效果。根据聚酯酰胺反渗透膜和聚酰胺反渗透膜在腐殖酸模拟溶液中的运行情况可知，聚酯酰胺反渗透膜有较好的抗腐殖酸污染性。聚酯酰胺反渗透膜在有效氯处理量小于2700mg·L<'-1>·h时，膜的脱盐率基本不变，水通量略有上升。聚酯酰胺反渗透复合膜与传统的聚酰胺反渗透复合膜相比，耐氯性能提高。
聚酯酰胺膜;反渗透复合膜;耐污染性;耐氯性;苦咸水脱盐;海水淡化;性能表征
中国海洋大学
硕士
应用化学
高从堦
2007
中文
O69;P747
71
2007-09-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）