新型聚醚砜超濾膜及聚酰胺復合納濾膜的制備與表征.pdf

1、傳統有機超濾膜不耐高溫、不耐高壓、使用壽命短，因此通過有機-無機材料的優勢互補，制備有機-無機雜化超濾膜成為材料科學研究的熱點。納米TiO2是目前研究最為活躍的無機納米材料之一，人們相繼在有機材料中添加TiO2，研究不同體系所制備的超濾膜。聚醚砜(PES)是一種綜合性能優良的聚合物膜材料，尚未見以聚醚砜和"TiO2組成體系制備有機無機雜化超濾膜的研究報道。本文以聚醚砜(PES)和TiO2為材料，制備新型聚醚砜超濾膜，并進行表征。

2、 芳香聚酰胺類聚合物是典型的復合納濾膜材料，但是這類聚合物易氯化降解。天然水和廢水溶液中常含有低濃度的游離氯，且水處理中多采用氯氣和漂白粉殺菌消毒，從而影響了膜的使用壽命，限制了其應用范圍。開發新型功能高聚物膜材料、加強對膜皮層超薄和活化技術研究，制備耐氧化、耐游離氯和抗污染的復合膜具有十分重要的意義。間苯二甲胺的氨基與苯環之間有一個亞甲基，此結構可以改善由傳統芳香胺所制備的聚酰胺的抗氧化性，尚未見到以其為水相單體經界面聚合制備復合納濾

3、膜的系統研究報道。本文以間苯二甲胺(m-XDA)和均苯三甲酰氯(TMC)分別為水相和油相反應單體，通過界面聚合制備聚酰胺復合納濾膜，并進行結構和性能表征。 具體研究內容包括以下兩部分： 1.新型聚醚砜超濾膜的制備與表征以聚醚砜(PES)為膜材料，N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)為溶劑，聚乙二醇(PEG)和二氧化鈦(TiO2)為添加劑，采用相轉化法制備聚醚砜超濾膜。研究了不同鑄膜液配方所制備的超濾膜的性能?？疾炝颂砑觿┑姆N

4、類及含量對膜性能的影響。對所制備的聚醚砜超濾膜的孔徑、孔隙率及耐污染性進行了表征。添加劑PEG分子量為400，且含量為15％時，膜的純水通量最大。掃描電鏡結果顯示：含PEG-400一種添加劑時所制得的膜表面均勻，斷面是非對稱的指狀結構，靠近外皮層處指狀結構緊密。添加TiO2顆粒后，TiO2顆粒均勻分布于孔壁表面和膜表面層上，且改變內層結構形成較大的空腔結構。添加TiO2制備成的超濾膜在保持高通量的基礎上改善了膜的親水性從而提高膜的耐污染

5、性。含18％的PES、15％的PEG-400和19％-20％的TiO2的鑄膜液所制得的膜性能最優。0.1 MPa下純水通量可達148-79(L·m-2·h-1)，對500mg/L的胃蛋白酶截留率在55.83％以上。 2.聚酰胺復合納濾膜的制備與表征以間苯二甲胺(m-XDA)和均苯三甲酰氯(TMC)分別為水相和油相反應單體，用界面聚合法制備聚酰胺復合納濾膜。研究了界面聚合反應中水相單體濃度、水相pH值、油相單體濃度、反應時間、熱處

6、理溫度及熱處理時間等因素對所制備的復合膜分離性能的影響。制備聚酰胺復合納濾膜的最佳工藝條件為：水相單體濃度為0.5％，pH值為9.5，油相單體濃度為0.2％，反應時間為2min，在100℃下熱處理10min。在1.4MPa下，所制備的復合納濾膜對1000mg/L Na2SO4溶液的脫鹽率為82.98％，通量為28.48 L·m-2·h-1?？疾炝吮椒雍彤惐挤謩e作為水相添加劑時對膜性能的影響。 紅外光譜(FT-IR)表明有酰胺鍵

7、的生成。掃描電子顯微鏡(SEM)及原子力顯微鏡(AFM)可觀察到在基膜上復合了一層超薄表層且有明顯的峰谷結構?？疾炝瞬僮鲏毫?、操作溫度、料液濃度、料液種類等操作條件對所制備的復合膜分離性能的影響。膜流動電位的測定表明該膜荷負電，通過測定純水滲透系數和溶脹度來表征膜的親水性。通過腐殖酸模擬溶液的動態污染實驗(濃縮液全循環至進料液)考察了離子濃度及料液pH值對膜污染程度的影響。靜態和動態耐氯實驗結果顯示所制備的聚酰胺復合納濾膜在有效氯處理量