隨著工業(yè)化的不斷推進,水資源匱乏與水污染問題日益突出。在此背景下,膜分離技術(shù)應(yīng)運而生,為水處理提供了環(huán)保、高效、低能耗、可持續(xù)的解決方案。而為推動先進分離膜的大規(guī)模應(yīng)用和發(fā)展,研究人員不斷優(yōu)化和降低選擇層厚度,以減小膜的傳質(zhì)阻力,在保證高截留率的前提下提高膜的滲透通量。然而在構(gòu)筑超薄分離膜的過程中仍存在缺陷,提高可控性和穩(wěn)定性能等挑戰(zhàn)。并且隨著工業(yè)化發(fā)展越來越迅速,伴隨其排放的有機廢液增多,不僅對水資源造成污染,而且浪費可回收的有機溶劑。因此,耐有機溶劑納濾膜也引起了研究者們的廣泛關(guān)注。但是,在高濃度特別是強極性有機溶劑環(huán)境下使用時對納濾膜材料的要求很高,由此可用于復(fù)雜有機溶劑環(huán)境下的納濾膜材料也急需技術(shù)突破。本論文通過仿生多巴胺與傳統(tǒng)方法相結(jié)合的策略在多孔基膜上進行可調(diào)控界面反應(yīng)來構(gòu)建高效超薄分離層,制備了三元仿生共涂覆水處理納濾膜、環(huán)糊精仿生耐溶劑納濾膜以及金屬有機框架仿生多功能水及有機溶劑納濾膜。獲得在水及有機溶劑體系環(huán)境下具有高通量、優(yōu)異穩(wěn)定性的新型納濾膜。通過多酚類物質(zhì)（PPh）/氨基化物質(zhì)（AS）/金屬離子（TMIn+）涂覆溶液體系中共價鍵與配位鍵間的競爭反應(yīng)在多孔基膜上形... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

超濾膜分離過程[8]

第1章緒論-3-和微咸水（TDS在1000-5000ppm之間）的淡化。另一個重要的應(yīng)用是半導(dǎo)體工業(yè)超純水的生產(chǎn)。反滲透膜在高于滲透壓差的壓力驅(qū)動下，水從濃縮溶液一側(cè)通過膜流到稀釋的溶液中，進料液中的其它成分被阻擋在高壓側(cè)，稱為濃縮液（圖1-2）[10,11]。常見的商業(yè)化反滲透膜通常為聚酰胺復(fù)合膜，主要由聚酯網(wǎng)絡(luò)層（支撐層）、微孔中間層以及超薄過濾層三部分組成，脫鹽率可高達99%。近年來膜材料的發(fā)展、制備方法和工藝的不斷優(yōu)化，已經(jīng)很大程度上提高了反滲透膜的使用壽命、提高脫鹽效率以及降低投資和運營成本，但進一步研發(fā)多功能膜材料以達到低能耗、提高生產(chǎn)能力的目的仍具有重要意義。圖1-2反滲透現(xiàn)象及分離過程[10,11]Fig.1-2Reverseosmosisphenomenonandseparationprocess1.2.3納濾膜納濾膜（NF）由于具有獨特的孔徑和分離特性，作為膜分離典型過程的納濾膜技術(shù)越發(fā)受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的青睞。納濾膜的孔徑約為0.5-2nm，可除去小分子量有機物和高價鹽，被用于飲用水的軟化，污水進一步處理和回收利用、染料廢液的處理等[12]。納濾膜技術(shù)由于其獨特的孔結(jié)構(gòu)和截留分子量（介于200-1000gmol-1）正逐漸成為生物制藥、污水處理、溶劑回收等領(lǐng)域?qū)嵱玫那把丶夹g(shù)。但是，在高濃度特別是強極性有機溶劑環(huán)境下使用時對納濾膜材料的要求很高，由此可用于復(fù)雜有機溶劑環(huán)境下的納濾膜材料急需技術(shù)突破[13,14]。根據(jù)納濾膜分離體系的不同，又可分為水溶液納濾和耐溶劑納濾等。我國對納濾膜成膜機理及孔徑控制等關(guān)鍵理論技術(shù)的研究和納濾膜應(yīng)用研究相對較少，納濾膜研究急需加強。1.3納濾膜的制備方法1.3.1相轉(zhuǎn)化法L-S相轉(zhuǎn)化法，又名浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化技術(shù)，如圖1-3所示，首先將聚合物

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文-4-溶解在有機溶劑，加熱反應(yīng)一段時間后進行刮膜。以磺化聚醚砜納濾膜為例[15]，將原料磺化聚醚砜、溶劑加熱至20~50℃，刮膜后再置于熱水中，使其進行二次凝膠處理，處理后可得到高性能的磺化聚醚砜納濾膜。上述制備方法得到的納濾膜對Na2SO4、NaCl的分離率可達到98%，水通量為13~150Lm-2h-1。這種制膜方法不僅在商業(yè)化的生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，而且在制備復(fù)合納濾膜的基膜也大多采用此方法[16]。為了能夠獲得性能優(yōu)異的納濾膜，一般會在非溶劑相中加入一些鹽類、乙醇、表面活性劑、納米粒子、低分子量的有機物或聚合物等以提高膜的機械性能和分離效果。圖1-3L-S法制備納濾膜[16]Fig.1-3ThefabricationprocessofnanofiltrationmembranesthroughL-S復(fù)合納濾膜比相轉(zhuǎn)化法制備的非對稱膜有諸多優(yōu)點，復(fù)合納濾膜由皮層和支撐層復(fù)合而來，可通過調(diào)節(jié)皮層厚度或改性皮層提高膜的性能。通過復(fù)合改性制備不同材料的功能皮層，大大擴寬了可用的納濾膜材料范圍。支撐層孔徑約為10~100nm，而皮層比較致密，孔徑約為0.5~2nm左右，起到選擇性截留的作用。制備復(fù)合納濾膜常用的有層層自組裝法[17,18]、表面接枝法[19,20]、界面聚合法[21,22]和仿生粘合[23-25]等。其中界面聚合法、仿生粘合法以及層層自組裝法為目前復(fù)合納濾膜的主要制備方法。目前使用最多的就是仿生粘合和界面聚合法。1.3.2層層自組裝法層層自組裝（LBL）[26]處理法是一種近年來發(fā)展起來的復(fù)合納濾膜制備方法，其合成原料及方法都有一定的局限，主要通過在微濾膜的表面復(fù)合聚電解質(zhì)單體，制備出的荷電納濾膜的過濾性能具有一定的選擇性，當(dāng)過濾離子的荷

【參考文獻】：
期刊論文
[1]納濾膜材料研究進展[J]. 李祥,張忠國,任曉晶,李繼定.  化工進展. 2014(05)
[2]一種新型高通量納濾膜研究[J]. 李兆魁,李強,周勇,高從堦.  水處理技術(shù). 2013(02)
[3]聚合物復(fù)合物層層組裝膜[J]. 孫俊奇.  高分子學(xué)報. 2011(09)
[4]納濾水處理應(yīng)用研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J]. 侯立安,劉曉芳.  膜科學(xué)與技術(shù). 2010(04)
[5]反滲透膜技術(shù)研究和應(yīng)用進展[J]. 許駿,王志,王紀(jì)孝,王世昌.  化學(xué)工業(yè)與工程. 2010(04)
[6]界面聚合法制備復(fù)合膜[J]. 湯蓓蓓,徐銅文,武培怡.  化學(xué)進展. 2007(09)
[7]膜法水處理技術(shù)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 譚德君,呂偉婭,王雅琴.  環(huán)境保護科學(xué). 2006(06)
[8]我國液體分離膜技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J]. 王曉琳,楊健,徐南平,高從堦.  南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2005(05)
[9]磺化聚醚砜納濾膜性能研究[J]. 俞三傳,高從土皆.  水處理技術(shù). 2000(02)

碩士論文
[1]聚酰胺復(fù)合納濾膜表面接枝硅烷偶聯(lián)劑及其性能研究[D]. 黃文強.浙江理工大學(xué) 2017



本文編號：3336208