無(wú)支撐正滲透膜制備及其性能研究.pdf

1、正滲透(FO)膜分離技術(shù)是一種模擬自然界中的滲透現(xiàn)象的膜分離技術(shù)，以正滲透膜兩側(cè)溶液的滲透壓差為驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)純水從原料液（低滲透壓）擴(kuò)散到汲取液（高滲透壓）。正滲透過(guò)程無(wú)需外加壓力，因此正滲透膜分離技術(shù)具有低污染、低能耗的特點(diǎn)。作為正滲透膜分離技術(shù)的核心，正滲透膜具有與反滲透膜類似的結(jié)構(gòu)，即由活性層和多孔支撐層構(gòu)成。研究人員發(fā)現(xiàn)，濃差極化尤其內(nèi)濃差極化（internal concentrationpolarization，簡(jiǎn)稱ICP）和

2、膜污染限制了正滲透技術(shù)在實(shí)際研究與應(yīng)用中的性能。因此，本論文針對(duì)正滲透膜分離技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的ICP和膜污染現(xiàn)象，以親水性物質(zhì)聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，簡(jiǎn)稱PVA)、氧化石墨烯（graphene oxide，簡(jiǎn)稱GO）及常用的正滲透膜材料——間苯二胺（m-phenylenediamine，簡(jiǎn)稱MPD）、均苯三甲酰氯（trimesoyl chloride，簡(jiǎn)稱TMC）為制膜材料，制備無(wú)支撐層且抗污染的正滲透膜，并對(duì)

3、其性能進(jìn)行研究。
　　首先，本文以PVA和GO為制膜材料，采用溶液澆鑄法制備聚乙烯醇/氧化石墨烯膜。掃描電鏡(SEM)結(jié)果表明其結(jié)構(gòu)中無(wú)明顯多孔支撐層結(jié)構(gòu)。聚乙烯醇/氧化石墨烯膜表現(xiàn)出一定的正滲透性能，膜純水通量為3.7升每平方米每小時(shí)(3.7LMH)，鹽反向通量為39.8克每平方米每小時(shí)(39.8gMH)，但是其鹽截留性能有待提升;
　　第二，引入間苯二胺（m-phenylenediamine，簡(jiǎn)稱MPD）和均苯三甲酰氯(

4、trimesoylchloride，簡(jiǎn)稱TMC)等制膜材料，制備出無(wú)支撐正滲透膜。所制備正滲透膜水通量為3.5LMH，鹽反向通量為9.8gMH，具有較好的正滲透性能;SEM和通量測(cè)試表明所制備的正滲透膜呈無(wú)支撐層的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，并且以去離子水為原料液時(shí)，無(wú)支撐正滲透膜的水通量要比HTI(Hydration Technology Innovations)膜穩(wěn)定，表明無(wú)支撐正滲透膜可以免受ICP的影響;無(wú)支撐正滲透膜的厚度僅為38μm，拉伸強(qiáng)度

5、可達(dá)50MPa，滿足正滲透過(guò)程膜強(qiáng)度要求，并且無(wú)支撐正滲透膜的親水接觸角在7°以內(nèi)，表現(xiàn)出很強(qiáng)的親水性;
　　最后，在滲透膜生物反應(yīng)器(OMBR)系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)，無(wú)支撐正滲透膜的水通量比HTI膜更穩(wěn)定，通過(guò)測(cè)定膜面上胞外聚合物(extracellular polymeric substance，簡(jiǎn)稱EPS)含量發(fā)現(xiàn)，無(wú)支撐正滲透膜上的EPS含量遠(yuǎn)低于HTI膜上EPS含量，并且無(wú)支撐正滲透膜上的EPS通過(guò)自來(lái)水簡(jiǎn)單清洗即可去除，而且無(wú)