PEC-PVA多層復合半透膜的制備及其分離性能研究.pdf

1、隨著膜技術的應用領域的不斷拓展，待分離體系趨向多元化和復雜化，對膜的分離性能和物化穩(wěn)定性提出了更高的要求。與傳統(tǒng)不對稱膜相比，復合膜在分離性能、機械及化學穩(wěn)定性等方面具有明顯的優(yōu)勢，是目前膜技術領域的研究重點。本論文擬結合聚電解質(PEC)親水性強、化學穩(wěn)定性好、電荷可調以及聚乙烯醇(PVA)耐溶劑性能優(yōu)良和成膜性能好的特點，研究制備具有良好分離性能和化學穩(wěn)定性的PEC/PVA復合半透膜。
　　論文以聚砜(PSF)超濾膜為支撐膜、

2、以PVA和聚羧甲基纖維素鈉(CMCNa)為功能膜材料、以戊二醛為交聯(lián)劑，通過多層涂敷-原位交聯(lián)的方式，制備CMCNa/PVA多層復合半透膜。采用場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)、原子力顯微鏡(AFM)、傅里葉變換衰減全反射紅外光譜(ATR-FTIR)、接觸角測量儀以及Zeta電位儀等儀器對CMCNa/PVA復合膜的微結構進行了表征。系統(tǒng)研究了制膜工藝參數(shù)，如PVA濃度、CMCNa濃度、交聯(lián)劑濃度、催化劑濃度以及熱處理溫度等制備條件對復合膜分

3、離性能的影響規(guī)律。然后，采用錯流滲透實驗，系統(tǒng)研究了復合半透膜的截留分子量以及對不同無機鹽和陰離子染料的分離特性。最后，研究了CMCNa/PVA復合半透膜的抗BSA污染性能和化學穩(wěn)定性。得到以下結論:
　　(1)通過多層涂覆和CMCNa、PVA與戊二醛之間的交聯(lián)反應，可成功在多孔聚砜基膜表面生成活性分離層，獲得CMCNa/PVA多層復合半透膜。在pH為4-10的范圍內，CMCNa/PVA復合膜表呈負電性。CMCNa/PVA復合膜表

4、面光滑、致密。與單層CMCNa復合膜相比，多層CMCNa/PVA復合膜的活性分離層更為致密，對中性溶質具有更好的分離性能;與單層PVA復合膜相比，多層CMCNa/PVA復合膜的活性分離具有明顯的荷負電特性，對不同價態(tài)的離子具有更好的選擇分離性能;而與單層混合CMCNa+PVA復合膜相比，多層CMCNa/PVA復合膜具有更高的分離精度。
　　(2)CMCNa/PVA復合膜的分離性能受PVA濃度、CMCNa濃度、戊二醛濃度、催化劑濃度

5、和熱處理溫度等工藝條件的影響。PVA濃度和CMCNa濃度增加，膜對無機鹽截留率增大、通量下降。增大戊二醛濃度和升高熱處理溫度，無機鹽截留率升高、滲透通量下降。當催化劑濃度增加時，無機鹽截留率先增大后減小。CMCNa/PVA復合半透膜的較優(yōu)成膜條件為:PVA濃度=0.1w/v％、CMCNa濃度=0.1w/v％、戊二醛濃度=0.5w/v％、H2SO4濃度=1.0w/v％、熱處理溫度為60℃。所得的CMCNa/PVA復合半透膜的截留分子量為1

6、980g/mol，在25℃、0.5MPa下，對500mg/lNa2SO4和NaCl溶液的截留率分別為97.8％和52.4％，純水通量為47.7l/m2·h。
　　(3)CMCNa/PVA復合半透膜對無機鹽具有較好的選擇分離特性，膜對不同無機鹽的截留順序為:RMgCl2(25.4％)＜RNaCl(49.6％)＜RMgSO4(90.7％)＜RNa2SO4(97.2％)，CMCNa/PVA復合膜對無機鹽的截留率隨濃度的增加而下降。CMC

7、Na/PVA復合半透膜對陰離子染料具有很好的脫除性能，膜對陰離子染料的截留順序依次為:酸性媒介橙R(46.5％)＜日落黃(96.2％)＜剛果紅(99.6％)，可用于染料廢水的處理。CMCNa/PVA復合半透膜還具有較優(yōu)的抗BSA污染性能。在pH=9下，經(jīng)過2000ppm·h的氯化處理后，CMCNa/PVA復合半透膜對Na2SO4和NaCl溶液的截留率和滲透通量幾乎保持不變，顯示出良好的耐氯性能。經(jīng)過0.5mol/l的硫酸溶液和0.5mo