界面聚合制备新型结构聚酰胺复合纳滤膜

论文摘要

纳滤膜是一种压力驱动膜,一般操作压力在0.5～2.0MPa,分离特性介于超滤和反渗透之间。平均孔径为纳米级,可广泛用于分离分子量在200～2000的物质,并且对多价离子有较高的分离特性。目前制备纳滤膜的方法最常见的为复合法,即在基膜上通过涂覆、界面聚合等方法制备具有纳滤级别的功能层,因此复合膜是由支撑体和超薄功能层构成。一般常用的支撑体为超滤膜,这些膜具有表面平整,中间为指状大孔的非对称结构。这样的结构往往含有较多的死端孔,严重影响复合膜的水通过量。因此本文探索了以不同结构的基膜为支撑体通过界面聚合方法制备复合膜,主要工作如下：以聚醚砜大孔支撑体为基膜,以间苯二胺（MPDA）为水相单体,均苯三甲酰氯（TMC）为有机相单体成功制备了聚酰胺复合纳滤膜。通过单一变量研究了单体浓度、聚合时间和预压时间对复合膜分离性能的影响。在此基础上选用间苯二胺（MPDA）、哌嗪（PIP）、三乙烯四胺（TETA）、乙二胺（EDA）分别与TMC反应制备出四种聚酰胺复合纳滤膜。通过全反射红外光谱（ATR-FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）对复合纳滤膜结构和形貌进行表征,证实了功能层的存在。分别评价了不同复合膜对Na2SO4、NaCl、MgSO4、MgCl2四种盐的脱除效果。结果表明,MPDA/TMC复合膜和PIP/TMC复合膜对二价阴离子具有较好的脱除效果；TETA/TMC复合膜对二价阳离子具有较好的脱除效果；EDA/TMC复合膜功能层不完善对四种盐的脱除效果较差。以聚丙烯（PP）纤维膜为支撑体,通过界面聚合方法制备新型结构复合纳滤膜。首先利用臭氧处理接枝丙烯酰胺的方法来提高PP纤维膜的亲水性,主要研究了臭氧处理时间对聚丙烯纤维膜机械性能、接枝率和亲水性的影响。然后在亲水改性的聚丙烯纤维膜上,以间苯二胺（MPDA）和均苯三甲酰氯（TMC）为反应单体制备新型结构的复合纳滤膜。采用ATR-FTIR分析膜表面化学组成的变化,采用SEM观察了膜的表面形貌结构。测试了不同臭氧处理条件下复合膜对Na2SO4和固绿（FCF）的截留性能。实验结果表明,亲水性越好,越容易形成致密完善的功能层；相同条件下复合膜对固绿的截留率高于Na2SO4的截留率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 膜分离技术概述
• 1.1.1 膜分离技术的发展历程
• 1.1.2 膜的定义和分类
• 1.1.3 膜分离过程
• 1.2 纳滤膜
• 1.2.1 纳滤膜技术
• 1.2.2 纳滤膜的应用
• 1.2.3 纳滤膜材料
• 1.2.4 纳滤膜的制备方法
• 1.3 界面聚合法制备纳滤膜
• 1.3.1 界面聚合的原理
• 1.3.2 界面聚合的影响因素
• 1.3.3 界面聚合法制备复合膜的国内外研究现状
• 1.4 本课题研究意义及研究内容
• 1.4.1 课题研究意义
• 1.4.2 课题研究内容
• 第二章 以聚醚砜膜为支撑层制备复合纳滤膜
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验方法
• 2.1.4 复合膜结构与性能表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 实验原理
• 2.2.2 界面聚合工艺条件对复合膜性能的影响
• 2.2.3 胺结构对聚酰胺复合膜表面形貌与性能的影响
• 2.3 本章小结
• 第三章 以聚丙烯纤维膜为支撑层制备复合纳滤膜
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验药品
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 实验方法
• 3.1.4 改性聚丙烯膜和复合膜性能表征
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 实验原理
• 3.2.2 臭氧处理时间对聚丙烯纤维膜的影响
• 3.2.3 臭氧处理时间对接枝率和亲水性能的影响
• 3.2.4 复合膜性能表征
• 3.3 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附件