【摘要】：納濾膜是一種壓力驅(qū)動(dòng)膜,分離性能介于超濾和反滲透之間,能有效分離分子量200 Da以上的中小分子和多價(jià)離子,廣泛應(yīng)用于水處理、食品工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、石油工業(yè)等領(lǐng)域。目前,界面聚合法制備的聚酰胺類復(fù)合納濾膜是市場(chǎng)主流產(chǎn)品。針對(duì)日益復(fù)雜的分離體系,表面超薄皮層的構(gòu)筑與調(diào)控是提高納濾膜性能的重要策略之一,以滿足其高滲透通量和選擇性。本論文從分離層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā),通過(guò)催化反應(yīng)來(lái)控制二胺單體釋放,基于界面聚合在基膜表面實(shí)現(xiàn)聚酰胺分離層的可控形成,并借助多巴胺的反應(yīng)活性,在聚酰胺膜表面構(gòu)筑PDA/PEI/PAA多電荷層,實(shí)現(xiàn)對(duì)二價(jià)陰、陽(yáng)離子共截留和高濃度鹽的分離。具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:(1)以對(duì)硝基苯胺為前驅(qū)體,通過(guò)Au納米粒子催化加氫反應(yīng)將其還原成對(duì)苯二胺,隨后與均苯三甲酰氯界面聚合制備聚酰胺復(fù)合膜。研究了對(duì)苯二胺濃度與催化時(shí)間的關(guān)系,以及催化時(shí)間對(duì)聚酰胺復(fù)合膜表面形貌、化學(xué)組成和分離性能的影響。結(jié)果表明,采用催化反應(yīng)控制對(duì)苯二胺的緩慢釋放,0.02 wt%低濃度可以制備出完整致密的聚酰胺膜,對(duì)Na_2SO_4的截留率達(dá)91.2%。通過(guò)控制催化時(shí)間,實(shí)現(xiàn)對(duì)聚酰胺復(fù)合膜的表面形貌、化學(xué)組成的有效調(diào)控,以及對(duì)分離性能從超濾到納濾的調(diào)節(jié)。(2)利用多巴胺對(duì)聚酰胺膜表面改性,使其具有反應(yīng)位點(diǎn),通過(guò)邁克爾加成和席夫堿生成反應(yīng),將PEI固定在膜表面,并通過(guò)PEI和PAA間的靜電自組裝,實(shí)現(xiàn)膜表面多電荷層的構(gòu)筑。結(jié)果表明,延長(zhǎng)PDA沉積時(shí)間或者增加PEI濃度,可增加納濾膜選擇分離層厚度并減小孔徑,進(jìn)而增加對(duì)離子的選擇性。通過(guò)SEM表征,最優(yōu)納濾膜的選擇分離層厚度為220±5 nm,其中PEI/PAA雙電層的厚度只有17±5 nm。PEI/PAA復(fù)合納濾膜對(duì)二價(jià)陰離子和陽(yáng)離子都表現(xiàn)出超高截留性能,尤其是對(duì)高濃度鹽溶液(20 g L~(-1))的截留率可達(dá)90%以上,克服了因高滲透壓和高濃差極化引起截留降低的難題。此外,PEI/PAA復(fù)合膜對(duì)NaCl的截留在60%左右,說(shuō)明對(duì)一價(jià)離子仍具有一定程度的選擇性。
【圖文】：

常將聚合后的膜在60 或者80°C 下熱處理一段時(shí)間，最后將膜保存在去離子水中。圖1.1 界面聚合法制備納濾膜示意圖[38]Fig. 1.1 Schematic preparation of nanofiltration membrane by interfacial polymerization

- 11 -圖1.2 聚酰胺膜電鏡照片（a）SWCNTs 上界面聚合 （b）多巴胺改性SWCNTs 上界面聚合[41]Fig. 1.2 SEM images of polyamide layer formed via interfacial polymerization on the surface of a) pristineSWCNTs film and b) PD/SWCNTs film.S. Verissimo[42]等采用不同類型的二胺單體界面聚合制備了一系列復(fù)合納濾膜，以此來(lái)研究單體對(duì)納濾膜性能的影響。發(fā)現(xiàn)用哌嗪（PIP）、二氨基哌嗪（DAP）制備的納濾膜，，表面荷負(fù)電，對(duì)鹽的截留表現(xiàn)出 NaCl < MgSO4< Na2SO4的順序；用1,4 -雙（3 -氨基丙基）-哌嗪（DAPP）制備的納濾膜，表面荷正電，對(duì)鹽的截留順序是 Na2SO4<NaCl < MgSO4；用 N-（2-氨基乙基）哌嗪制備的納濾膜表面基本不帶電，呈電中性。從上述研究結(jié)果可以看出單體的種類可以決定納濾膜選擇層的帶電性能，從而影響對(duì)不同鹽的截留。1.5.2.2.3 層層自組裝法層層自組裝是分子單元間通過(guò)識(shí)別、相互協(xié)調(diào)裝備和多重結(jié)合來(lái)形成有序排列的分子聚集體[43]。層層自組裝可以控制納濾膜選擇層的電荷和厚度，而且該法大多采用水相體系，制備過(guò)程綠色環(huán)保。目前，使用最廣的是聚電解質(zhì)自組裝，通過(guò)靜電相互作用，在基膜表面層層組裝上帶有相反電荷的聚電解質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ051.893

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 賴特明;方建慧;鄧英;施利毅;;納濾膜處理崇明島苦咸水中試研究[J];鹽業(yè)與化工;2009年02期

2 俞三傳,金可勇,潘巧明,高從X&;聚哌嗪酰胺復(fù)合納濾膜研制[J];膜科學(xué)與技術(shù);2001年01期

本文編號(hào)：2679708