聚砜超濾膜與低分子量有機(jī)物以及表面活性劑之間的交互作用.pdf

1、膜技術(shù)作為一種新興的分離、凈化和濃縮技術(shù),以其不可比擬的優(yōu)越性而廣泛的應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。膜污染和劣化則是制約膜分離技術(shù)應(yīng)用的瓶頸,其中分離料液分子與膜材料的交互作用是膜污染和劣化的研究的關(guān)鍵。
　　采用聚砜超濾膜,選取醇、醛、酸、酚四種低分子有機(jī)物體系與自來水混合形成有機(jī)廢水,考察超濾分離過程中低分子量有機(jī)物溶質(zhì)對超濾過程的影響。結(jié)果表明:自來水產(chǎn)生的膜阻力是膜本身阻力的0.32倍;醇、酚、酸、醛四種低分子量有機(jī)溶液的污染程度依照污

2、染因子排列的順序為:甲醇溶液<苯酚溶液<甲酸溶液<甲醛溶液。
　　苯酚料液的污染超過甲醇溶液,這可能是因為苯酚具有微弱的酸性,而且苯基的憎水性大于甲基所致;甲酸溶液具有很強(qiáng)的酸性,溶液中羧酸根基團(tuán)增加且?guī)в胸?fù)電性與膜表面的吸引作用增大了膜污染,是其水通量減小的主要原因;而對于甲醛而言,可能是因為甲醛使蛋白質(zhì)變性而引起膜污染增大。根據(jù)表面活性劑具有特殊的性質(zhì),選用陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉SDS和陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴

3、化銨CTAB,考察在表面活性劑存在下低分子量有機(jī)物溶質(zhì)對超濾過程的影響以及膜污染表面與溶質(zhì)之間的交互作用。
　　表面活性劑會通過多種途徑影響膜通量:首先,溶液表面張力會改變膜的親水性,表面張力降低可以減輕膜污染,提高水通量;其次,表面活性劑加入后會形成臨界膠束,膜會對臨界膠束產(chǎn)生截留,臨界膠束濃度的增大會引起通量的下降;第三,如果表面活性劑帶有電荷,與膜表面之間的電性吸引或者排斥也會改變?nèi)芤旱耐?。正是多種因素在不同情況下的綜合作

4、用,使得在不同料液中呈現(xiàn)出不同的結(jié)果。
　　實驗結(jié)果說明:十二烷基硫酸鈉SDS加入四種有機(jī)溶液中,膜通量最大值出現(xiàn)在臨界濃度條件下,此條件下膜污染最小;對甲醇溶液而言,十二烷基硫酸鈉SDS沒有減輕污染的作用,酸類和醛類降低污染的效果比較明顯。對于十六烷基三甲基溴化銨CTAB而言,對于甲醇、苯酚溶液,其最大值出現(xiàn)在1/2cmc處;對于甲酸和甲醛溶液,其最大值出現(xiàn)在cmc處。在醇、酚、酸溶液體系中,污染因子均接近于0.36,但對甲醛溶

5、液,有特殊的減少膜污染的作用。比較兩種表面活性劑的添加效果,可知陽離子表面活性劑的效果優(yōu)于陰離子表面活性劑。其主要原因為聚砜膜顯示正電性,對陽離子表面活性劑的排斥作用使膜污染減小,而使膜通量增大。
　　實驗又采用腐殖酸模擬廢水對超濾膜進(jìn)行污染,然后進(jìn)一步對上述體系進(jìn)行考察和分析;結(jié)果表明:通過對有機(jī)物的去除率的分析,可知腐殖酸中的有機(jī)物質(zhì)首先吸附在膜孔內(nèi),使得膜孔窄化,加大有機(jī)物的截留,進(jìn)而形成濾餅層,加重膜污染。在腐殖酸溶液中添

6、加表面活性劑,其混合溶液的通量降低,膜污染因子增大,表面活性劑的加入未能改善膜污染,膜污染的程度有明顯的增加。從膜污染因子的大小可以看出,十六烷基三甲基溴化銨CTAB比十二烷基硫酸鈉SDS的污染程度輕。顯然,高污染表面的荷電性質(zhì)受到削弱,膜會對臨界膠束產(chǎn)生截留成為主導(dǎo)因素,使膜通量減小,膜污染加大。
　　綜合分析可知,在實驗涉及的范圍內(nèi),膜表面活性劑在低分子量有機(jī)物廢水系統(tǒng)(污染較輕)中有較好的改善作用,但對于腐殖酸體系(高污染)