發(fā)布時間：2017-12-22 04:30

  本文關鍵詞：水軟化用納米纖維基復合濾膜的制備　出處：《東華大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 水軟化 垂溶成膜 層層自組裝 納米纖維 復合膜

【摘要】：納濾技術是近些年發(fā)展的一種新型水軟化工藝,具有無污染、工藝簡單、操作方便等優(yōu)點,已得到廣泛的應用。納濾膜的孔徑在1nm左右,且表面具有荷電效應,可有效去除水中Ca2+、Mg2+等二價鹽離子,在水軟化領域具有重要應用前景。復合膜作為一種常見的納濾膜結構被廣泛研究,主要包括多孔基膜和功能阻隔層,其優(yōu)勢在于復合膜各層可以進行優(yōu)化調整實現(xiàn)最佳的納濾效果。本課題以聚丙烯腈(PAN)納米纖維為基膜,丙烯腈-丙烯酸共聚物(PAN-AA)為中間過渡層,通過層層自組裝技術(LBL)在雙層納米纖維基膜表面形成不同的聚電解質(PEC)功能阻隔層,成功制備出一系列水軟化用納米纖維基復合濾膜。制備聚丙烯腈/丙烯腈-丙烯酸共聚物復合膜(PAN-AA/PAN)時,先通過靜電紡絲法制備一層較厚的PAN納米纖維膜,然后在其表面沉積另一層較薄的PAN-AA納米纖維過渡層,之后利用溶液垂溶成膜后處理技術對PAN-AA納米纖維進行處理,得到超薄的PAN-AA親水中間過渡層。溶液垂溶操作時,需將PAN-AA/PAN雙層納米纖維膜浸泡于合適的緩沖溶液中,通過控制PAN-AA納米纖維的沉積時間,調節(jié)緩沖溶液的p H值以及垂溶改性時間,獲得完整的表面無孔的PAN-AA中間過渡層。研究發(fā)現(xiàn),該過渡層表面呈負電荷可吸引帶正電的聚陽離子電解質,同時在層層自組裝的過程中也可防止聚電解質溶液滲入納米纖維基膜內部。與傳統(tǒng)的涂覆法相比,層層自組裝法在制備復合膜的過程中可以有效控制納米纖維基膜表面的功能阻隔層的厚度,因此更有利于復合膜的過濾性能。本課題研究中,分別以聚二甲基二烯丙基氯化銨(pdadmac)、聚丙烯胺鹽酸鹽(pah)為聚陽離子電解質,聚丙烯酸(paa)為聚陰離子電解質,通過層層自組裝法制備聚電解質納米纖維復合濾膜。在靜電力的作用下,陽離子聚合物與陰離子聚合物在膜表面形成了一層結構和性能都較為穩(wěn)定的聚電解質超薄功能層。利用掃描電鏡(sem)和衰減全反射紅外光譜(atr-ftir)對復合膜的微觀形態(tài)、組成結構進行表征,采用交錯流(cross-flow)方式進行膜過濾測試,對復合膜的過濾性能進行表征。配制初始濃度均為1000ppm的不同離子溶液(cacl2、mgcl2、mgso4、na2so4),用于測試聚二甲基二烯丙基氯化銨/聚丙烯酸(pdadmac/paa)復合膜對不同鹽離子的分離性能。實驗結果表明,復合膜的水通量隨聚電解質自組裝層數的增加明顯降低,而鹽離子截留率則呈增加趨勢,當操作壓力為0.5mpa,pdadmac濃度為0.3wt%,組裝層數為11時,聚電解質復合膜對四種不同鹽離子溶液的截留效果達到最佳,分別為89.6%、83.3%、73.5%和63.1%。利用不同的離子溶液,同樣測試聚丙烯胺鹽酸鹽/聚丙烯酸(pah/paa)復合膜的過濾性能。測試表明,當pah濃度為0.4wt%,自組裝層數為11時,聚電解質復合膜對四種不同鹽離子溶液的過濾效果達到最佳(分別為91.2%、85.2%、75.3%、65.1%)。兩種復合膜對不同離子的分離能力存在較大差異,對不同鹽離子溶液的脫除順序均為CaCl2MgCl2MgSO4Na2SO4。但與PDADMAC/PAA聚電解質復合膜相比,PAH/PAA復合納濾膜對不同鹽離子溶液的截留性能更好,更有利于水軟化應用。
【學位授予單位】：東華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.893

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