【摘要】：正滲透(FO)過(guò)程是近年來(lái)逐漸發(fā)展起來(lái)的新型膜分離過(guò)程,隨著其技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新,對(duì)正滲透膜性能要求也越來(lái)越高。復(fù)合正滲透膜因其性能良好,具有相對(duì)高水的通量等特點(diǎn)得到越來(lái)越多的研究者重視。但目前聚酰胺復(fù)合正滲透膜仍然存在水通量不足夠高,耐氯性差等缺點(diǎn),因此本文主要針對(duì)上述問(wèn)題,研究開(kāi)發(fā)一種新型的復(fù)合正滲透膜,并研究制備工藝條件和操作參數(shù)對(duì)膜性能的影響及其耐氯性和抗污染性。實(shí)驗(yàn)采用聚砜作為聚合物制備多孔支撐基膜,采用間苯二甲胺(m-XDA)和均苯三甲酰氯(TMC)作為水相和油相單體,通過(guò)界面聚合法制備聚酰胺復(fù)合正滲透膜,考察了揮發(fā)時(shí)間、聚砜濃度、添加劑濃度、水浴溫度、單體濃度、聚合時(shí)間、熱處理溫度等影響因素對(duì)成膜性能影響。在最優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下制備出復(fù)合正滲透膜,進(jìn)行初步的性能測(cè)試,并對(duì)膜的耐氯性和抗污染情況進(jìn)行探討。實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變聚砜的濃度、添加劑濃度、水浴溫度等因素制備出不同類(lèi)型的多孔支撐基膜,并研究其對(duì)復(fù)合正滲透膜的性能影響。結(jié)果表明,相同條件下制備出的復(fù)合正滲透膜隨著基膜中聚砜濃度的提高水通量呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),截留率先增大后降低；隨著鑄膜液中添加劑的增加,水通量呈現(xiàn)降低的趨勢(shì),截留率差異不大,均在90%以上。當(dāng)TMC濃度一定時(shí),其他條件不變改變間苯二甲胺濃度(從0.5%增加到1.5%),水通量隨著間苯二甲胺濃度的增加而逐漸下降,截留率變化不大,都在90%以上。其原因可能是,當(dāng)間苯二甲胺濃度低時(shí),形成的復(fù)合層較薄,對(duì)鹽的截留效果不好,而水通量比較大；濃度過(guò)高時(shí),分離層過(guò)厚且厚度不均勻等因素導(dǎo)致通量下降。環(huán)境濕度對(duì)聚砜基膜的性能影響不明顯,改變濕度對(duì)復(fù)合膜性能無(wú)較大差異：水浴溫度對(duì)基膜孔結(jié)構(gòu)也有影響,復(fù)合正滲透膜水通量隨著水浴的提高先增加后降低。最終得到最佳的復(fù)合膜制備方案,基膜：16%的聚砜+77%的N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)(溶劑)+10%的N-甲基吡咯烷酮(添加劑)+0.4%的H20(非溶劑)+0.6%的十二烷基硫酸鈉(SDS)(表面活性劑)；復(fù)合層：?jiǎn)误w濃度間苯二甲胺(m-XDA)為0.5%(W/W),均苯三甲酰氯(TMC)為0.05%(w/v),揮發(fā)時(shí)間60s,水浴溫度40℃,環(huán)境濕度70%rh-80%rh,室溫20℃,聚合反應(yīng)時(shí)間120s,后處理溫度100℃。所得到的聚酰胺復(fù)合正滲透膜性能最好。實(shí)驗(yàn)還研究了復(fù)合正滲透膜測(cè)試過(guò)程中,膜面朝向,不同類(lèi)型的汲取液對(duì)膜性能的影響。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：當(dāng)膜的分離層朝向原料液時(shí)(即FO模式),膜的水通量較小,反向鹽通量也較��；當(dāng)膜的分離層朝向汲取液時(shí)(即PRO模式),膜的水通量較大,其反向鹽通量也較大；在其他測(cè)試條件不變的情況下,分別選擇相同濃度的氯化鈉、氯化鎂、硫酸鈉、硫酸鎂作為汲取液,測(cè)試結(jié)果顯示隨著膜兩側(cè)滲透壓差的減小,膜的水通量也減��；而隨著離子水合半徑的增大,反向鹽通量減小,膜的截留性能變好。將所制備的聚酰胺復(fù)合正滲透膜用于耐氯性和耐污染性研究,結(jié)果表明：復(fù)合正滲透膜有效氯處理量小于2000ppmh時(shí),截留率略有下降,水通量稍有上升。當(dāng)超過(guò)2000ppmh時(shí)截留率下降明顯且水通量急劇增大。因此所制備的復(fù)合正滲透膜的耐氯性能在2000ppmh.通過(guò)膜污染實(shí)驗(yàn)比對(duì)得到,在HA的模擬溶液中,復(fù)合正滲透膜的水通量較正常情況下明顯下降,再進(jìn)一步比較pH=5.5和pH=8.0時(shí)可見(jiàn),pH值較低時(shí)污染更為嚴(yán)重,水通量更小。因此pH值是影響膜污染情況的重要指標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TQ051.893

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2735707