【摘要】：提高反滲透(RO)膜的分離透過(guò)性能和抗污染性能一直是反滲透膜研究的重要方向。本文以商品化芳香聚酰胺反滲透復(fù)合膜為基膜,利用氯化處理和靜電沉積法對(duì)其進(jìn)行表面改性,制備出了性能優(yōu)異的反滲透復(fù)合膜。首先利用次氯酸鈉溶液對(duì)商品膜表面進(jìn)行氯化改性,接著對(duì)氯化膜進(jìn)行堿洗處理,最后通過(guò)靜電吸引力將殼聚糖聚陽(yáng)離子電解質(zhì)沉積在堿洗膜的表面。系統(tǒng)地探究了氯化過(guò)程的pH值、氯化時(shí)間、次氯酸鈉濃度、殼聚糖濃度和沉積時(shí)間對(duì)改性膜的水通量和截留率的影響,并對(duì)RO原膜及改性膜進(jìn)行了一系列的表征,包括場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、原子力顯微鏡(AFM)、接觸角測(cè)量?jī)x、傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)、X射線光電子能譜(XPS)以及固體表面Zeta電位測(cè)試儀,觀察并分析膜表面的形貌結(jié)構(gòu)、粗糙度、親水性、化學(xué)結(jié)構(gòu)、元素組成以及荷電性質(zhì)等。分別選取海藻酸鈉(SA)、溶菌酶和十六烷基三甲基氯化銨(CTAC)三種污染物,考察了改性膜的抗污染性能。此外,還考察了殼聚糖沉積改性膜的穩(wěn)定性。研究結(jié)果顯示,當(dāng)氯化過(guò)程的pH=9、氯化時(shí)間為30 min、次氯酸鈉濃度為1000 mg·L~(-1)時(shí),達(dá)到最優(yōu)氯化條件,氯化膜的水通量為60.75 L·m~(-2)·h~(-1),截留率為99.45%,相比RO原膜,其水通量提高了約19.89%,截留率略有提高。堿洗后膜的水通量增加,達(dá)到67.69 L·m~(-2)·h~(-1);截留率略微降低,為99.31%,但仍高于RO原膜。當(dāng)殼聚糖的濃度為0.1 wt%、沉積時(shí)間為30 min時(shí),達(dá)到最優(yōu)沉積條件,沉積改性膜的水通量為66.52 L·m~(-2)·h~(-1),截留率達(dá)到99.69%,相比RO原膜,其水通量提高了約31.28%,截留率也有一定程度的提高。此外,殼聚糖沉積改性膜的接觸角降低至30.75°,親水性有了較大的提高。從污染實(shí)驗(yàn)和穩(wěn)定性測(cè)試可知,殼聚糖沉積改性膜具有良好的抗污染性能和穩(wěn)定性。
【圖文】：

過(guò)幾十年的發(fā)展，到 21 世紀(jì)，芳香反滲透復(fù)合膜已經(jīng)成為商品化反滲透的主流產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)于 1965 年開(kāi)始研究反滲透技術(shù)，通過(guò)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业牟恍概�，滲透技術(shù)在較短的時(shí)間里取得了較為顯著的成果，在膜材料的選擇、膜和件的制備、膜的應(yīng)用等方面有較大的提高，但仍與國(guó)外有較大的差距，因滲透技術(shù)的研究還有很長(zhǎng)的路要走。1.2 反滲透的原理反滲透是一種以壓力差作為驅(qū)動(dòng)力的膜分離過(guò)程，需要提供額外的壓力滲透壓差，，由于半透膜具有一定的選擇透過(guò)性，水分子可以自由透過(guò)膜，里的離子和小分子被截留，從而實(shí)現(xiàn)鹽溶液的分離[17]。 該分離過(guò)程主要機(jī)理模型，分別為溶解—擴(kuò)散機(jī)理模型、優(yōu)先吸附—毛細(xì)孔流機(jī)理模型和理模型[23]。

天津大學(xué)碩士學(xué)位論文3 RO 膜的分離性能測(cè)試RO 膜的性能測(cè)試裝置如圖 2-1 所示。該裝置可用于 RO 膜的分離性能測(cè)污染性能測(cè)試以及穩(wěn)定性測(cè)試。對(duì) RO 膜進(jìn)行分離性能的測(cè)試是采用錯(cuò)流的方式。膜池中放入大小適當(dāng)，RO 膜的有效接觸面積是 31.17cm2。原料液從進(jìn)料槽通過(guò)高壓泵流入到，從膜池出來(lái)的透過(guò)液的質(zhì)量由電腦和電子分析天平實(shí)時(shí)測(cè)定，且透過(guò)液率由電導(dǎo)率儀測(cè)定，而濃水則流回到進(jìn)料槽，繼續(xù)作為原料液進(jìn)行測(cè)試，程構(gòu)成一個(gè)循環(huán)。進(jìn)料液的跨膜壓差和流量大小是由閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)的。裝行過(guò)程中，高壓泵會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，使得原料液的溫度升高，而溫度的影響膜的分離性能，因此，進(jìn)料槽需要連接一個(gè)恒溫系統(tǒng)，確保原料液的持在（298±1）K。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ051.893

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