聚酰胺复合正渗透膜的制备及其性能研究
正渗透(FO)过程是近些年发展起来的新型膜过程,本文针对正渗透过程的特点制备了聚酰胺复合正渗透膜。通过相转化方法制备了多孔支撑底膜,研究了成膜影响因素及制备工艺条件;通过界面聚合方法制备了表面超薄分离层,研究了界面反应的各种条件对分离层结构和性能的影响;考察了正渗透过程中的测试条件对正渗透膜性能的影响;在实验室条件下对制备的复合正渗透膜进行了初步的应用研究,考察了膜的性能及其耐污染情况。
通过改变底膜聚合物种类及其浓度、溶剂类型、添加剂浓度等因素制备了由不同铸膜液配方所形成的多孔支撑底膜,并研究了不同多孔支撑底膜所制备的复合正渗透膜的性能。结果表明,底膜聚合物的种类不同所得到的复合膜的膜孔结构和表面形貌也不同。对于相同聚合物随着其浓度的增大,复合膜的水通量呈现先增高后降低的趋势;随着铸膜液中添加剂浓度的增加,复合膜的水通量也呈现先增大后降低的趋势,而截留率差异不大,都在95％以上。因此得到了最佳的底膜成膜配方是:18％的聚砜+73.6％的N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)(溶剂)+8％聚乙二醇-400(PEG-400)(添加剂)+0.4％的H2O(非溶剂)。考察了底膜成膜过程中的成膜工艺条件对膜性能的影响,聚砜膜对环境湿度的影响较为敏感,随着环境湿度的改变得到的复合膜的性能有较大差异;挥发时间对形成的底膜表面孔有重要的影响;凝胶浴的温度对底膜的孔结构也有重要的影响,复合膜的水通量随着凝胶浴温度的升高先增大后降低,因此有最佳的成膜凝胶浴温度,最终得到了最佳的成膜工艺条件是:环境湿度为72％rh左右,室温25℃,挥发时间30s,凝胶浴温度40℃。考察了不同界面聚合条件对表面分离层的影响,包括水相和有机相的浓度及界面聚合反应时间等影响表面分离层的致密程度的因素,得到了最佳的表面分离层形成条件是:间苯二胺(MPD)浓度为2％,均苯三甲酰氯(TMC)浓度为0.1％(v/v),界面反应60s。
研究了正渗透过程中的操作条件如膜面流速、汲取液浓度、膜朝向等对所制备聚酰胺复合正渗透膜性能的影响。采用所制备的复合正渗透膜对各种浓度的苦咸水进行脱盐处理,结果表明其对高浓度的苦咸水和海水都有较好的脱盐效果但是水通量相对较低。将制备的聚酰胺复合正渗透膜在反渗透条件下测试得到的水通量和截留率均较高,分别达到了38.6L.m-2.h-1和98％以上,且其耐压密性能较好。所制备正渗透膜在耐污染方面也表现了很好的优势,在膜的分离层朝向原料液侧的耐污染实验中,膜的水通量几乎不发生衰减。
正渗透复合膜;聚砜膜;聚酰胺;制备工艺;耐污染性能;膜孔结构
中国海洋大学
硕士
海洋化学
王铎
2011
中文
O633.22;TQ323.6
80
2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）