發(fā)布時(shí)間：2021-11-10 13:52

　　聚酰胺薄層復(fù)合膜（TFC）在膜法水處理技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,現(xiàn)已用于海水淡化、水質(zhì)凈化以及污水回用等領(lǐng)域。但在應(yīng)用過(guò)程中,TFC膜仍具有一定的局限性,如何控制膜污染、兼顧滲透性和選擇性,是現(xiàn)階段膜改性技術(shù)重要的研究方向和熱點(diǎn)。本課題基于此出發(fā),利用間苯二胺（MPD）和均苯三甲酰氯（TMC）界面聚合過(guò)程中產(chǎn)生的鹽酸原位催化硅烷偶聯(lián)劑3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）的水解過(guò)程,制備含有二氧化硅（SiO₂）納米粒子的聚酰胺薄層納米復(fù)合膜（TFN）。通過(guò)掃描電鏡和X-射線光電子能譜初步證實(shí)聚酰胺薄層上的葉狀結(jié)構(gòu)以及膜表面確實(shí)含SiO₂納米粒子,且聚酰胺主體與納米顆粒之間的團(tuán)聚和相分離是TFN膜形成的關(guān)鍵。但隨著APTES添加量的增加,納米粒子團(tuán)聚,葉狀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)粘連。同時(shí),相較于TFC,TFN膜的交聯(lián)度更低,且C—O/Si—O占比顯著提高。聯(lián)合原子力顯微鏡、膜流動(dòng)電位分析儀、接觸角測(cè)定儀、傅里葉紅外光譜手段對(duì)膜表面性質(zhì)進(jìn)行表征。SiO₂納米粒子可以通過(guò)共價(jià)鍵和氫鍵鍵合到聚酰胺基質(zhì)。隨著APTES濃度的增加,膜表面整體負(fù)... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【部分圖文】：

常用膜分離技術(shù)

4-浮物去除以及75%的COD/BOD5去除。范垂普等人研究了利用超濾去除洗毛廢水過(guò)程中，如何選擇恰當(dāng)?shù)某瑸V膜截留分子量這一問(wèn)題，結(jié)果表明，當(dāng)采用聚砜中空纖維膜時(shí)，截留分子量30,000最為適宜，對(duì)脂的截留率可達(dá)95%。1.3聚酰胺復(fù)合膜1.3.1聚酰胺復(fù)合膜簡(jiǎn)介反滲透膜的發(fā)展過(guò)程中，聚酰胺（PA，polyamide）薄膜復(fù)合膜（TFC，thin-filmcomposite）的出現(xiàn)是一個(gè)很大的突破。該膜由兩層組成，頂層是活性聚酰胺層，由二元胺和三酰基氯單體通過(guò)界面聚合（IP，interfacialpolymerization）制備，底層是微孔聚砜載體（PSU），如圖1-1所示[10]。圖1-1聚酰胺復(fù)合膜[10]二元胺單體常用的為間苯二胺（MPD）（一般用于RO、FO、NF膜）和哌嗪（PIP）（一般用于制備NF膜），三氯酰單體通常采用均苯三甲酰氯（TMC）。通常來(lái)說(shuō)，使用芳香族MPD和TMC單體形成的TFCRO膜較為疏水，接觸角一般為50-60°，而PIP和TMC單體形成的TFCNF膜則較為親水，接觸角通常為30°[11]。另外，TFC膜的表面形態(tài)也取決于單體的選齲基于PIP的TFC膜表面較為平滑，其均方根粗糙度通常小于10nm。而基于MPD的TFC膜表面則呈現(xiàn)出典型的“山脊-山谷”形貌，均方根粗糙度通常大于50nm，這一較高的粗糙度主要源于突出的聚酰胺結(jié)節(jié)。圖1-2為典型TFCRO膜表面的掃描電鏡（SEM）圖像和橫斷面的透射電鏡圖（TEM）及相應(yīng)的X射線光譜圖（S和N元素分別為TFC膜中的PSF支撐層和聚酰胺層的代表性元素）。從圖中可以看出，聚酰胺結(jié)節(jié)通常中空，TEM圖像表明結(jié)節(jié)壁厚度約為10-30nm。盡管粗糙的結(jié)節(jié)形貌增加了膜的結(jié)垢傾向，但另一方面這種結(jié)構(gòu)也能增加膜表面積，從而提高膜的透水性[12]。通過(guò)復(fù)合膜的純水通量取決于膜表面的親水性以及多孔支撐層的特性，而鹽截留率則依賴于

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-表面電荷以及聚酰胺層結(jié)構(gòu)[13]。圖1-2聚酰胺薄層復(fù)合膜電鏡圖[12]1.3.2聚酰胺復(fù)合膜的優(yōu)勢(shì)及挑戰(zhàn)作為應(yīng)用最為廣泛的無(wú)孔膜，聚酰胺復(fù)合膜具有顯著的優(yōu)勢(shì)，在重要的膜技術(shù)，包括RO、NF、以及FO等領(lǐng)域，均占據(jù)絕對(duì)的主導(dǎo)地位，與人類的生產(chǎn)和生活息息相關(guān)。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）純水通量及截鹽率提高。對(duì)于反滲透一類的致密膜，物質(zhì)的傳質(zhì)機(jī)理主要遵循溶解-擴(kuò)散機(jī)制（solution-diffusionmechanism），原料液中的溶質(zhì)和溶劑分子首先與膜接觸，并吸附溶解，在各自的濃度差作用下以分子擴(kuò)散的方式通過(guò)膜后在膜的另一側(cè)完成解吸。相較于醋酸纖維素材料，聚酰胺材料具有更高的水分子傳質(zhì)系數(shù)，更低的離子傳質(zhì)系數(shù)。因此，聚酰胺TFC膜通常水通量高，并且選擇性也更好[14]。（2）化學(xué)穩(wěn)定性好。TFC膜的聚酰胺層高度交聯(lián)，沒(méi)有易水解的官能團(tuán)，可適用于更廣泛的pH范圍，連續(xù)運(yùn)行允許的pH為3~10，清洗時(shí)允許的pH范圍為2~11，大大地降低了運(yùn)行要求，拓寬了其應(yīng)用范圍[15]。（3）能夠分別對(duì)膜的活性層和支撐層的性能進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控。聚酰胺TFC膜由活性層和支撐層組合形成，活性層通過(guò)界面聚合反應(yīng)得到，支撐層通過(guò)相轉(zhuǎn)化制備，在對(duì)膜進(jìn)行制備和改性過(guò)程中，可以分別對(duì)膜的活性選擇層和支撐層分別進(jìn)行優(yōu)化以調(diào)控膜的綜合性能，可控性強(qiáng)。盡管應(yīng)用廣泛，但聚酰胺復(fù)合膜本身也存在一定的缺點(diǎn)，如較差的抗氧化性、耐氯性和抗污染性，制約了其進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

【參考文獻(xiàn)】：
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