HEC-PP耐溶劑復合納濾膜的制備及其性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、納濾技術因其獨特的優(yōu)越性,在化工、醫(yī)藥、食品等諸多領域已占據(jù)一席之地。耐溶劑納濾(Solvent Resistant Nanofiltration,SRNF)作為納濾技術的分支,以有機溶劑體系中的應用為前提,對納濾技術進行了拓展和完善,其核心是性能優(yōu)良的耐溶劑納濾膜。因此,從膜材料和制備方法入手,制備出能夠在較廣的有機溶劑范圍內(nèi),保持化學穩(wěn)定性、高通量、高截留的納濾膜具有非常重要的意義。
  本論文以聚丙烯(PP)平板膜為基膜,羥

2、乙基纖維素(HEC)為功能復合層材料,戊二醛(GA)為交聯(lián)劑,采用溶液涂覆-交聯(lián)工藝,制備HEC/PP耐溶劑復合納濾膜,系統(tǒng)研究了制備工藝對HEC/PP復合膜結構及其性能的影響規(guī)律。采用ATR-FTIR、SEM、AFM、Zeta電位測定儀、接觸角測定儀等對HEC/PP復合膜表面化學組成、形貌、荷電性、親疏水性等進行表征;采用錯流實驗裝置,研究了復合膜的切割分子量和對無機鹽、染料的分離性能;通過靜態(tài)浸泡和動態(tài)分離試驗,評價了復合膜的耐溶劑

3、性能。實驗結果如下所述:
  (1)復合膜表面理化性質(zhì)研究表明:通過溶液涂覆-交聯(lián)工藝,可成功制備具交聯(lián)HEC活性分離層的HEC/PP復合膜。分離層光滑致密且穩(wěn)定,厚度約為0.2μm。AFM及水接觸角測定結果顯示,HEC/PP復合膜較PP基膜,粗糙度有所減小,親水性明顯提高。在pH=3-9,復合膜表面皆呈負電性。
  (2)HEC/PP復合膜成膜工藝研究表明:HEC濃度與涂覆時間、GA濃度與涂覆時間以及熱處理溫度等工藝參數(shù)影

4、響著復合膜的分離性能。隨著HEC涂覆時間的增加,復合膜的脫鹽率出現(xiàn)先上升后下降的趨勢,而水通量則與之相反。此外,隨著HEC濃度、GA濃度、GA涂覆時間以及熱處理溫度的增加,HEC/PP復合膜的截留率皆有所增加,水通量皆有所減小,并存在明顯的trade-off現(xiàn)象。其中,較優(yōu)成膜工藝參數(shù)為:HEC濃度=0.15w/v%、HEC涂覆時間=40min、GA濃度=1.0w/v%、GA涂覆時間=4min、熱處理溫度=60℃以及熱處理時間=5min

5、。所得HEC/PP復合膜在25±1℃、5bar和pH=6.8的操作條件下,對500ppm Na2SO4水溶液的截留率可達91.3%,純水滲透通量可達39.1l/m2·h。
  (3)復合膜分離性能研究表明:通過改變復合膜制備過程中交聯(lián)劑的濃度,可有效調(diào)控復合膜的截留分子量以及膜有效孔徑。最優(yōu)條件下所制備的HEC/PP復合膜截留分子量為1150Da,對應膜孔直徑為2.21nm。對不同無機鹽的截留順序如下:RNa2SO4(91.9%)

6、>RMgsO4(27.5%)>RNaCl(23.3%)>RMgCl2(3.9%)>RCaCl2(2.4%)。在篩分效應以及道南排斥效應的共同作用下,對剛果紅、甲基藍等陰離子染料具有較好的脫除效果。酸堿浸泡實驗結果顯示,HEC/PP復合膜具有良好的pH穩(wěn)定性。
  (4)復合膜耐溶劑性能研究表明:通過長時間的四氫呋喃、正己烷、乙酸乙酯、乙醇、四氯化碳等有機溶劑浸泡處理,HEC/PP復合膜分離性能僅出現(xiàn)小幅變化。純?nèi)軇┩繙y試結果顯示

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