鞣酸修復(fù)氯化降解芳香聚酰胺反滲透復(fù)合膜及其性能研究.pdf

1、聚酰胺反滲透復(fù)合膜由于其高通量、高脫鹽率、高機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)強(qiáng)度等優(yōu)異性能，已成為反滲透膜的主流產(chǎn)品，并廣泛應(yīng)用于海水淡化、廢水深度處理等領(lǐng)域。然而，膜污染和膜氯化問題是導(dǎo)致聚酰胺反滲透膜分離性能下降和使用壽命減短的兩個主要原因。因而，對性能劣化的聚酰胺反滲透膜進(jìn)行修復(fù)，在一定程度上恢復(fù)膜性能，具有重要的實(shí)際意義。
　　本課題以鞣酸(TA)為功能修復(fù)材料，采用物理涂覆、物理涂覆+氯化鐵(FeCl3)螯合交聯(lián)和物理涂覆+戊二醛(GA)

2、化學(xué)交聯(lián)三種修復(fù)工藝，對經(jīng)氯化降解處理的聚酰胺反滲透膜進(jìn)行性能修復(fù)處理，通過對比不同修復(fù)工藝對修復(fù)膜表面微結(jié)構(gòu)和分離性能的影響，探索最佳修復(fù)工藝。系統(tǒng)研究了鞣酸濃度、涂覆時間、pH、Fe3+濃度、戊二醛濃度、熱處理時間、熱處理溫度等工藝參數(shù)對修復(fù)膜分離性能的影響規(guī)律。采用傅里葉變換紅外光譜(ATR-FTIR)、拉曼光譜（Raman）、X射線光電子能譜(XPS)、場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)、接觸角、Zeta電位和原子力顯微鏡(AFM)

3、對修復(fù)膜表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)、表面形貌、表面親水性、荷電性和粗糙度進(jìn)行了表征分析。采用錯流滲透實(shí)驗考察了修復(fù)膜的分離性能、抗污染性能和性能穩(wěn)定性。得到以下研究結(jié)果:
　　(1)膜表面物理化學(xué)性質(zhì)研究表明:利用物理涂覆、物理涂覆+螯合交聯(lián)和物理涂覆+化學(xué)交聯(lián)均可將鞣酸分子沉積到降解膜表面。光譜分析結(jié)果表明，僅物理涂覆鞣酸后的膜在ATR-FTIR圖譜中的1715cm-1處出現(xiàn)了鞣酸特征峰;螯合交聯(lián)后的膜在Raman圖譜中的562～630cm

4、-1處出現(xiàn)了Fe3+與鞣酸中酚羥基的O形成Fe-O配位鍵的伸縮振動峰;化學(xué)交聯(lián)后的膜在ATR-FTIR圖譜中的1051cm-1處出現(xiàn)了GA與鞣酸的酚羥基共價交聯(lián)形成的醚鍵峰(C-O-C)。XPS分析表明鞣酸修復(fù)后膜表面C和O含量明顯增加，531.3eV處O1s(Fe-O)和711.6eV處Fe2p的吸收峰表明膜表面形成一層螯合交聯(lián)涂覆層，在286.1eV處的C1s峰表明GA和TA發(fā)生交聯(lián)生成C-O-C。SEM和AFM表征表明鞣酸修復(fù)對膜

5、表面形貌未發(fā)生明顯變化。鞣酸分子中的酚羥基使膜表面負(fù)電性增強(qiáng)，親水性提高。
　　(2)物理涂覆、物理涂覆+螯合交聯(lián)和物理涂覆+化學(xué)交聯(lián)工藝均可有效恢復(fù)降解膜的反滲透性能，修復(fù)膜的脫鹽率接近或高于原始膜（未氯化降解處理），而通量則高于原始膜。物理涂覆修復(fù)的較優(yōu)工藝參數(shù)為鞣酸濃度3000ppm、涂覆時間30min、pH=4.2;物理涂覆+螯合交聯(lián)修復(fù)的較優(yōu)工藝參數(shù)為鞣酸濃度3000ppm、涂覆時間40min、pH=4.2、Fe3+濃度

6、為480ppm;物理涂覆+化學(xué)交聯(lián)修復(fù)的較優(yōu)工藝參數(shù)為鞣酸濃度1000ppm，戊二醛濃度2.0w/v％，熱處理時間90s，熱處理溫度50℃。在較優(yōu)工藝下，經(jīng)物理涂覆+化學(xué)交聯(lián)工藝修復(fù)的膜脫鹽率最高，而經(jīng)物理涂覆工藝修復(fù)的膜通量最大。修復(fù)膜長時間運(yùn)行穩(wěn)定性結(jié)果表明物理涂覆+螯合交聯(lián)和物理涂覆+化學(xué)交聯(lián)修復(fù)得到的復(fù)合膜具有較好的長期運(yùn)行穩(wěn)定性。
　　(3)抗污染實(shí)驗表明:修復(fù)膜的親水性和荷負(fù)電性使其對牛血清蛋白(BSA)和海藻酸鈉(S