聚離子液體修飾荷電納濾膜制備及脫鹽性能研究.pdf

1、印染廢水含有一定量的染料和電解質，不僅對環(huán)境造成嚴重污染，而且浪費資源并提高印染成本，因此，對印染廢水進行處理并回收利用其中資源具有重要的現(xiàn)實意義。針對染料廢水中所含電解質的脫除，傳統(tǒng)納濾膜比較適宜于一價鹽和低分子量有機物的分離，而對于二價鹽與有機物的分離效果并不理想。為此，本文基于我們研究所多年的相關研究基礎，旨在通過聚離子液體實現(xiàn)納米無機材料的荷電修飾，以共混-相轉化方法制備有機無機雜化荷正電納濾膜，期望該膜對二價陰離子具有較高透過

2、率。本文主要研究內容及研究成果如下:
　　(1)離子液體單體制備及SiO2-PIL/PES雜化荷正電納濾膜制備
　　以三乙胺和烯丙基氯為原料制備了季銨型離子液體單體，采用反向原子轉移自由基聚合（RATRP）的方法在納米SiO2表面實現(xiàn)了離子液體的接枝聚合;以聚醚砜(PES)為膜材料、聚離子液體修飾的納米SiO2微粒為荷電基團制備鑄膜液，通過共混-相轉化方法，制備了SiO2-PIL/PES有機無機雜化荷正電納濾膜，并對其進行了

3、性能表征。結果表明，在該體系下RATRP的最佳聚合時間為24h，且反應活性可控，聚合分子量可達2800Da，分散度為1.02。所制雜化荷正電納濾膜具有較強的親水性，其膜表面水接觸角達到57.5°，純水滲透性達到189.2L/(m2·h·MPa)，在0.4MPa操作壓力下，膜對活性紅49和活性黑5表現(xiàn)了優(yōu)異的截留性能，其截留率分別保持在85％，90％以上;膜對電解質尤其是二價陰離子鹽則表現(xiàn)出較好的透過性能，MgCl2、MgSO4的截留率保

4、持在10％以下，對NaCl和Na2SO4的截留率約5％以下。
　　(2)HNTs-PIL/PES雜化荷正電納濾膜制備
　　通過RATRP方法，在天然埃洛石納米管表面實現(xiàn)了聚離子液體的荷電修飾，從而制備了荷正電納米微粒HNTs-PIL，然后通過共混-相轉化的方法制備了HNTs-PIL/PES有機無機雜化荷正電納濾膜。結果表明，隨著HNTs-PIL的添加，雜化膜親水性隨之增強（膜表面水接觸角達到60.5°），雜化膜的熱穩(wěn)定性顯著

5、增加（其熱分解溫度增加20-40℃，最高達到435℃）。在0.4MPa操作壓力下，所制雜化荷正電納濾膜對活性紅49的截留率達85％，對活性黑的截留率保持在95％以上，而對MgCl2、MgSO4的截留率則在10％左右，對NaCl和Na2SO4的截留率5％左右。
　　(3)HT-PIL/PES雜化荷正電納濾膜制備
　　采用尿素分解、均勻共沉淀方法制備了高結晶度的鎂鋁水滑石(Mg-AlHT)，對其層間的陰離子首先進行硝酸根置換，繼

6、而以RATRP的方法對其進行聚離子液體荷電修飾(HT-PIL)作為無機荷電納米材料。通過共混-相轉化方法制備HT-PIL/PES有機無機雜化納濾膜，并對雜化膜性能進行了系列表征，結果表明，HT-PIL在膜溶劑N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中成功實現(xiàn)了原位剝離，所制備雜化膜表面水接觸角可達63.5°，機械性能和熱穩(wěn)定性也明顯增強，在0.4MPa操作壓力下，所制雜化荷正電納濾膜對活性紅49的截留率達90％，對活性黑的截留率保持在95％以上

7、，而對MgSO4的截留率低于15％，對Na2SO4的截留率低于10％。
　　聚離子液體荷電修飾的上述三種無機納米材料之空間尺寸和形貌結構對荷正電納濾膜表皮層厚度、離子交換容量以及純水滲透性有較大影響。無機納米微?？臻g尺寸越小，所制雜化膜親水性、滲透性能的提高越明顯;無機納米微粒的形貌結構對其在膜主體中的分布有較大影響，對雜化膜的離子交換容量、滲透分離性能影響較為突出，因此，通過控制雜化膜中無機納米材料的形貌結構和空間尺寸可以調控制