磺化聚醚砜納濾膜荷電機(jī)理的動(dòng)電法分析及其截留性能預(yù)測(cè).pdf

1、大量的研究結(jié)果業(yè)已表明,納濾膜表面的荷電特性會(huì)顯著地影響膜的滲透通量、選擇透過性以及耐污染能力等。近年來對(duì)膜表面荷電特性的研究己成為膜科學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)熱門課題。
　　 本文中,在前期對(duì)透過式流動(dòng)電位測(cè)試系統(tǒng)使用的基礎(chǔ)上,成功地構(gòu)建平流式流動(dòng)電位測(cè)試系統(tǒng),并集成化。進(jìn)而選取磺化聚醚砜納濾膜(NTR-7450)為研究對(duì)象,利用該系統(tǒng)對(duì)膜表面具有功能基團(tuán)解離狀態(tài)下的膜/溶液界面電現(xiàn)象進(jìn)行探索。其中,在流動(dòng)電位測(cè)試過程中引入相關(guān)措施,例

2、如采用電化學(xué)工作站測(cè)定體系總電導(dǎo)(包括膜體電導(dǎo)、膜表面電導(dǎo)和電解質(zhì)溶液電導(dǎo)),特制Ag/AgCl電極以消除液接電位的影響和變化流道高度等以便獲得更為真實(shí)的zeta電位等。根據(jù)Gouy-Chapman雙電層模型系統(tǒng)地考察離子強(qiáng)度、陰離子種類(Cl-、SO42-和PO43-)和陽(yáng)離子種類(Na+、Mg2+和La3+)對(duì)膜表面荷電性能的影響。測(cè)試系統(tǒng)的使用結(jié)果表明:
　　 對(duì)于KCl、K2SO4、K3PO4,在較低濃度(例如,0.1～

3、0.5mol·m-3)電解質(zhì)溶液中,磺酸基的解離是NTR-7450納濾膜荷電的主要原因;而在較高濃度下(例如,1.0～10 mol·m-3),NTR-7450納濾膜荷電則是由吸附引起。并且膜表面電荷密度與電解質(zhì)溶液濃度之間符合Freundlich吸附等溫式。在KCl、K2SO4、K3PO4溶液中分別為:In|X|(mol·m-3)=2.337+0.722InC(mol·m-3)、In|X|(mol·m-3)=3.584+1.119InC

4、(mol·m-3)和In|X|(mol·m-3)=2.988+1.067InC(mol·m-3)。
　　 對(duì)于NaCl、MgCl2和EaCl3,在NaCl和MgCl2鹽溶液中,在較低濃度(例如,0.1～0.5mol·m-3)下NTR-7450型納濾膜荷電的主要原因是膜自身磺酸基團(tuán)的解離,而在較高濃度(例如,1.0～10 mol·m-3)下,吸附是NTR-7450納濾膜表面荷電的主要影響因素。然而對(duì)于LaCl3鹽溶液,在所測(cè)試的濃

5、度范圍內(nèi),NTR-7450納濾膜表面荷電主要是由于La3+的吸附。膜表面電荷密度與電解質(zhì)溶液濃度之間符合Freundlich吸附等溫式,分別為:In|X|(mol·m-3)=0.796+1.298InC(mol·m-3)In|X|(mol·m-3)=0.644+0.501InC(mol·m-3)和In|X|(mol·m-3)=2.190+1.102InC(mol·m-3)。
　　 通過對(duì)NTR-7450納濾膜荷電性能的研究,對(duì)吸

6、附-兩性模型進(jìn)行拓展,使該模型的研究主體由聚酰胺納濾膜擴(kuò)展到具有功能基團(tuán)解離的納濾膜,簡(jiǎn)化了膜表面電荷密度的表達(dá)式,并在動(dòng)電分析法的輔助下,獲取在不同電解質(zhì)溶液中膜表面解離和吸附等相關(guān)參數(shù),進(jìn)而探索磺化聚醚砜納濾膜在不同電解質(zhì)溶液體系中的荷電機(jī)理。
　　 最后,實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),運(yùn)用動(dòng)電法測(cè)定流動(dòng)電位并根據(jù)Gouy-Chapman雙電層模型而獲取的膜表面電荷密度以及由道南-立體細(xì)孔-介電排斥模型(DSPM-DE)計(jì)算的膜表面電荷密度與