準(zhǔn)對(duì)稱無機(jī)正滲透膜制備過程中關(guān)鍵影響因素的研究.pdf

1、正向滲透（Forward Osmosis，F(xiàn)O）作為一種全新的膜分離技術(shù)在海水淡化和污水處理等領(lǐng)域正在引起人們的廣泛關(guān)注。目前，F(xiàn)O的研究尚處于起步和探索階段，其中FO膜的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)是限制FO水通量和鹽截留率的關(guān)鍵因素。相比于傳統(tǒng)有機(jī)聚合物，以正硅酸乙酯（TEOS）為前驅(qū)體、以薄層不銹鋼網(wǎng)為支撐基體，利用“微界面溶膠凝膠法”制備出的的準(zhǔn)對(duì)稱無機(jī)薄膜（Quasi-symmetry thin-film inorganic membrane，

2、QSTFI-FO膜）具有更高的水通量和更低的反向鹽通量。然而，目前對(duì)QSTFI-FO膜的研究剛剛起步。
　　本文主要考察溶膠性質(zhì)和操作條件對(duì)QSTFI-FO膜制備的影響，前者包括干燥控制劑及反應(yīng)時(shí)間，后者包括支撐體預(yù)處理方法以及燒結(jié)溫度。通過掃描電子顯微鏡、傅里葉變換紅外光譜儀、X射線光電子能譜儀、原子力顯微鏡、熱重分析儀等手段對(duì)膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并利用FO測試來評(píng)價(jià)膜的性能。首先，考察了溶膠性質(zhì)對(duì)膜制備的影響。干燥控制劑對(duì)膜制備影

3、響的研究表明，PEG400的加入量對(duì)QSTFI膜表面的官能團(tuán)種類及數(shù)量的影響較小，但是隨著PEG400加入量的增大（PEG400:TEOS=0.125：1~0.5:1），組成凝膠網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)間隙大小更加均勻，QSTFI膜的結(jié)構(gòu)更完整，熱穩(wěn)定性也有所提高。在300~450℃范圍內(nèi)應(yīng)嚴(yán)格控制升溫速率，以防QSTFI膜的開裂。在提取液濃度一定時(shí)，QSTFI膜的正向滲透性能隨著 PEG400與TEOS（PEG400：TEOS=0.125:1

4、~0.5:1）比值的增加而有所提高。反應(yīng)時(shí)間的長短主要影響著前驅(qū)物的水解縮聚反應(yīng)程度，隨著反應(yīng)時(shí)間的增長，由O-Si-O構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)、結(jié)合水和有機(jī)官能團(tuán)的數(shù)量逐漸增多。膜的形貌在反應(yīng)時(shí)間為（t=1.5~2.5h）時(shí)較為均一，隨著反應(yīng)時(shí)間的繼續(xù)增加，膜的表面開裂現(xiàn)象嚴(yán)重。反應(yīng)時(shí)間在t=2.5h時(shí)，所制備的QSTFI膜具有良好的正向滲透性能，而反應(yīng)時(shí)間過長或者過短，所制備的QSTFI膜的正向滲透性能均較差。
　　其次，考察了操作條件

5、對(duì)膜制備的影響。燒結(jié)溫度對(duì)膜制備的研究表明，隨著燒結(jié)溫度的提高，膜的平均孔徑逐漸增大。當(dāng)燒結(jié)溫度由350℃升至550℃時(shí)，膜表面網(wǎng)絡(luò)間隙大小趨于均勻，粗糙度減小，膜表面趨于平滑，膜的正向滲透性能逐漸提高。而燒結(jié)溫度達(dá)到650℃時(shí)，膜表面不均勻，產(chǎn)生明顯的裂紋，甚至出現(xiàn)針孔，膜表面的粗糙度增加，正向滲透性能降低?；椎念A(yù)處理方法主要影響其表面的羥基含量，基底表面羥基含量越多，制得的QSTFI膜親水性越好，膜表面網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)間隙大小越均