薄層復(fù)合芳香聚酰胺（TFC PA）膜因其選擇分離性好和出水水質(zhì)高等優(yōu)異性能被廣泛地應(yīng)用于反滲透/納濾過程進(jìn)行脫鹽和物料濃縮。TFC PA膜由多孔支撐層和致密的聚酰胺（PA）活性層組成,其中PA活性層的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)決定著TFC PA膜的選擇分離性和耐污染特性。商業(yè)化的TFC PA膜通常是以間苯二胺（MPD）或哌嗪（PIP）為水相單體與均苯三甲酰氯（TMC）在多孔支撐層上進(jìn)行界面聚合反應(yīng)而制得。然而在其使用過程中TFC PA膜面臨著滲透選擇性平衡上限效應(yīng)和膜污染嚴(yán)重等問題。本工作通過分子設(shè)計合成帶有親水基團(tuán)的4-嗎啉-間苯二胺（MpMPD）單體和兼具M(jìn)PD和PIP分子結(jié)構(gòu)的4-哌嗪-間苯二胺（PMPD）單體,用于調(diào)控PA活性層的親水性和交聯(lián)結(jié)構(gòu),進(jìn)而制得兼具高通量和抗污染能力的TFC PA膜。具體研究結(jié)果如下:（1）基于MpMPD單體制備具有高通量且抗污染的TFC PA反滲透膜通過設(shè)計與合成帶有親水嗎啉基團(tuán)的MpMPD水相單體,并與TMC單體在聚砜超濾膜表面進(jìn)行界面聚合制得高通量反滲透膜（MpMPD膜）,隨后利用小分子3-溴丙酸（3-BPA）對PA活性層進(jìn)行接枝改性,制備具有兩性離子修飾的抗... 

【文章來源】：天津工業(yè)大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

造成膜污染的主要污染物類型：膠體污染物、有機(jī)污染物、無機(jī)結(jié)垢污染物、生物[35]

第一章緒論11圖1-4界面聚合水相新單體結(jié)構(gòu)圖[24,49-51,53,55]Fig1-4Structurediagramofnewmonomersinaqueousphaseofinterfacialpolymerization[24,49-51,53,55]（2）大分子水相單體此外，也有研究人員在界面聚合過程中以帶有親水性基團(tuán)（如胺基或者羥基）的聚合物作為水相反應(yīng)單體界面聚合制膜，從而在PA活性層中引入親水官能團(tuán)，提高TFCPA膜的親水性能，進(jìn)而提高膜的水滲透性能和抗污染性能。An[56]等在界面聚合過程中向水相溶液中加入不同量的聚乙烯醇（PVA）大分子聚合物，研究發(fā)現(xiàn)在加入PVA后，在不犧牲膜截留性能的同時，增加了膜的水滲透性能。隨著PVA用量的增加，膜的親水性和抗污染性能也得到了增強(qiáng)。這是由于膜表面親水性提高，降低了水分子的傳質(zhì)阻力，減少了污染物的吸附。Gol等[57]合成帶有胺基官能團(tuán)的聚乙二醇分子與MPD或PIP共混作為水相新單體進(jìn)行界面聚合，將帶有氨基的聚乙二醇大分子以化學(xué)鍵連接的方式引入PA活性層，提升了膜表面親水性能，降低膜對水分子的傳質(zhì)阻力，所制備的NF膜和RO膜的水通量和抗污染性能都得到了提升。Ma等[58]以新型兩性離子胺單體PEI-g-SBMA為水相單體，通過界面聚合制備了一種新型膜表面荷電中性NF膜。研究發(fā)現(xiàn)荷電中性兩性離子NF膜（PEI-g-SBMA/TMC)的水通量高達(dá)132.0Lm-2h-1MPa-1，比未接枝SBMA的PEI/TMC膜的水通量高2倍以上，這是由于兩性離子具有較強(qiáng)的水合作用，加快了水分子的傳輸。此外兩性離子胺賦予NF膜一個電中性分離層（中性條件下），并通過調(diào)節(jié)表面電荷平衡來增強(qiáng)其抗污染性能。綜上，在PA層中引入帶有親水基團(tuán)水相小分子或者大分子單體，可以賦予PA層優(yōu)良的親水性能，降低水傳輸阻力，提升膜的水滲透性能和抗污染性能。對界面聚合反應(yīng)水相單體結(jié)?

第一章緒論15為98.8%）。用BSA和溶菌酶作為模型污染物在不同pH值下考察了膜抗污染和清洗能力。結(jié)果表明，親水性PVCIB刷子顯著改善了TFCPA膜的抗蛋白質(zhì)污染性能。Wang等[87]先采用2,6-氨基吡啶對聚酰胺進(jìn)行原位表面改性，然后用3-BPA進(jìn)行接枝改性，制備了表面含有兩性離子功能單元的高通量耐氯TFCPA膜。研究發(fā)現(xiàn)，改性后膜的水滲透性能和選擇性能同時得到了提升。改性膜在16,000ppmh的氯化條件下，在不影響其鹽截留性能的情況下，提高了其耐氯性。這是由于改性膜的表面接枝丙酸基團(tuán)，降低了氯離子對PA活性層中酰胺鍵的攻擊。然而，這些功能化方法過程通常是復(fù)雜的，需要特定的條件或通過多個步驟來實施。圖1-6以對pH敏感的咪唑類兩性離子聚電解質(zhì)改性TFCPA膜示意圖[79]Fig1-6SchematicofTFCPAmembranemodifiedbyapH-sensitiveimidazole-basedzwitterionicpolyelectrolyte[79]此外，An等[70]將小分子試劑1,3-丙磺酸內(nèi)脂（1,3-PS）在甲醇溶液中對膜表面改性制備具有兩性離子單元的新型TFCPANF膜，其所得到的NF膜（NFMs）水通量和抗污染性能均得到顯著提升。他們用于界面聚合的水相胺單體結(jié)構(gòu)具有叔胺，該叔胺可以與內(nèi)酯反應(yīng)以直接生成兩性離子用于原始TFCPA膜表面改性。此外，Guo等[88]在界面聚合中加入N,N-二乙基乙二胺（DEEDA）制備TFCPA膜，然后以1,3-PS對膜表面進(jìn)行接枝修飾，將兩性離子引入到PA活性層中。研究發(fā)現(xiàn)所制備的TFCPA膜滲透通量可高達(dá)14.6Lm2h1bar-1，對有機(jī)物有著


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