【摘要】：以親水PTFE基膜,聚乙烯亞胺(PEI)、聚乙烯亞胺(PEI)和哌嗪(PIP)的混合液、均苯三甲酰氯(TMC)為反應(yīng)單體,通過界面聚合法制備荷正電的PEI-TMC和PEI/PIP-TMC復(fù)合納濾膜。研究PEI-TMC復(fù)合納濾膜制備過程中單體的濃度、反應(yīng)時間、熱處理溫度和熱處理時間對復(fù)合納濾膜截留性能和滲透性能的影響,得到制備PEI-TMC復(fù)合納濾膜的最佳工藝條件;研究PEI/PIP-TMC復(fù)合納濾膜制備過程中PEI和PIP混合的質(zhì)量濃度比對復(fù)合膜截留性能和滲透性能的影響,得到制備PEI/PIP-TMC復(fù)合納濾膜的最佳工藝條件。采用紅外光譜(ATR-FTIR)、掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、接觸角測量儀和固體表面Zata電位分析儀研究了復(fù)合納濾膜的表面化學(xué)結(jié)構(gòu)、微觀形貌、親水性能和荷電特性。采用錯流過濾試驗,研究了PEI-TMC和PEI/PIP-TMC復(fù)合納濾膜對MgCl_2、MgSO_4、Na_2SO_4、NaCl四種離子的截留率和滲透通量大小關(guān)系以及復(fù)合納濾膜的截留分子量(MWCO)。得到如下結(jié)論:(1)通過紅外分析表明PEI、PEI/PIP分別與TMC發(fā)生了界面聚合反應(yīng),在親水PTFE基膜表面生成了聚酰胺聚合物;通過SEM可以觀察到親水PTFE基膜表面呈節(jié)點-長纖結(jié)構(gòu),PEI-TMC復(fù)合納濾膜和PEI/PIP-TMC復(fù)合納濾膜表面光滑平整;膜表面Zeta電位發(fā)現(xiàn)PEI-TMC和PEI/PIP-TMC復(fù)合納濾膜表面均荷正電;膜表面接觸角測試表明PEI-TMC和PEI/PIP-TMC復(fù)合納濾膜表面接觸角分別為64.16 o和87.27 o,均具有較好的親水性能。(2)制備PEI-TMC復(fù)合納濾膜的過程中,隨著TMC濃度的增加,復(fù)合納濾膜對MgCl_2的截留率先增大后不變,滲透通量先減小后不變,當(dāng)TMC濃度增加到0.6wt.%時,兩相單體達到一定程度的交聯(lián)形成致密的分離層,復(fù)合納濾膜截留率和水通量趨于穩(wěn)定;隨著PEI濃度的增加,復(fù)合納濾膜對Mg Cl2的截留率先增大后減小,滲透通量先減小后增大。隨著反應(yīng)時間的延長,復(fù)合膜的截留率先增大后保持穩(wěn)定,滲透通量先減小后穩(wěn)持穩(wěn)定。隨著熱處理溫度和熱處理時間的增加,復(fù)合納濾膜對MgCl_2的截留率先增大后減小。綜合考慮上述實驗變量條件對實驗的影響,得到膜最佳制備條件為TMC濃度為0.6%,PEI濃度為1%,反應(yīng)時間為90 s,熱處理溫度為70 oC,熱處理時間為15 min。該條件下制備的復(fù)合膜在壓力為0.4 MPa和p H=7.0條件下,制備的PEI-TMC復(fù)合膜對MgCl_2的截留率為95.7%,滲透通量為13.5 L·m-2·h-1,對四種離子的截留率大小順序為MgCl_2㧐Mg SO4㧐Na_2SO_4㧐NaCl。復(fù)合膜的截留分子量為402 Da。(3)制備PEI/PIP-TMC復(fù)合納濾膜的過程中,控制PEI和PIP的總質(zhì)量分數(shù)為1.6%,隨著PEI與PIP質(zhì)量濃度比的減小,復(fù)合納濾膜對MgCl_2的截留率基本不變,維持在90%以上。當(dāng)PEI與PIP質(zhì)量比小于1:3時,復(fù)合納濾膜對MgCl_2的截留率出現(xiàn)急劇下降的趨勢。復(fù)合納濾膜的滲透通量出現(xiàn)先上升后下降的趨勢,當(dāng)PEI與PIP質(zhì)量比率為3:1時,復(fù)合納濾膜的滲透通量達到最大值20.3 L/m2h,綜合截留率和滲透通量,選取PEI質(zhì)量濃度1.2%,PIP質(zhì)量濃度為0.4%,該條件下制備的復(fù)合膜在壓力為0.4 Mpa和pH為中性的條件下,對Mg Cl2的截留率為94.8%,滲透通量為20.3 L/m2h。復(fù)合納濾膜對四種離子的截留率大小順序為MgCl_2(95.3%)㧐MgSO_4(86.2%)㧐Na_2SO_4(68.8%)㧐Na Cl(52.3%)。對PEG的截留分子量為560Da,0.4 MPa下的純水通量為20.5 L/m2h。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ051.893

【參考文獻】

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本文編號：2600236