HEC-PP耐溶劑復(fù)合納濾膜的制備及其性能研究.pdf

1、納濾技術(shù)因其獨(dú)特的優(yōu)越性，在化工、醫(yī)藥、食品等諸多領(lǐng)域已占據(jù)一席之地。耐溶劑納濾(Solvent Resistant Nanofiltration，SRNF)作為納濾技術(shù)的分支，以有機(jī)溶劑體系中的應(yīng)用為前提，對(duì)納濾技術(shù)進(jìn)行了拓展和完善，其核心是性能優(yōu)良的耐溶劑納濾膜。因此，從膜材料和制備方法入手，制備出能夠在較廣的有機(jī)溶劑范圍內(nèi)，保持化學(xué)穩(wěn)定性、高通量、高截留的納濾膜具有非常重要的意義。
　　本論文以聚丙烯(PP)平板膜為基膜，羥

2、乙基纖維素(HEC)為功能復(fù)合層材料，戊二醛(GA)為交聯(lián)劑，采用溶液涂覆-交聯(lián)工藝，制備HEC/PP耐溶劑復(fù)合納濾膜，系統(tǒng)研究了制備工藝對(duì)HEC/PP復(fù)合膜結(jié)構(gòu)及其性能的影響規(guī)律。采用ATR-FTIR、SEM、AFM、Zeta電位測(cè)定儀、接觸角測(cè)定儀等對(duì)HEC/PP復(fù)合膜表面化學(xué)組成、形貌、荷電性、親疏水性等進(jìn)行表征;采用錯(cuò)流實(shí)驗(yàn)裝置，研究了復(fù)合膜的切割分子量和對(duì)無機(jī)鹽、染料的分離性能;通過靜態(tài)浸泡和動(dòng)態(tài)分離試驗(yàn)，評(píng)價(jià)了復(fù)合膜的耐溶劑

3、性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下所述:
　　(1)復(fù)合膜表面理化性質(zhì)研究表明:通過溶液涂覆-交聯(lián)工藝，可成功制備具交聯(lián)HEC活性分離層的HEC/PP復(fù)合膜。分離層光滑致密且穩(wěn)定，厚度約為0.2μm。AFM及水接觸角測(cè)定結(jié)果顯示，HEC/PP復(fù)合膜較PP基膜，粗糙度有所減小，親水性明顯提高。在pH=3-9，復(fù)合膜表面皆呈負(fù)電性。
　　(2)HEC/PP復(fù)合膜成膜工藝研究表明:HEC濃度與涂覆時(shí)間、GA濃度與涂覆時(shí)間以及熱處理溫度等工藝參數(shù)影

4、響著復(fù)合膜的分離性能。隨著HEC涂覆時(shí)間的增加，復(fù)合膜的脫鹽率出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，而水通量則與之相反。此外，隨著HEC濃度、GA濃度、GA涂覆時(shí)間以及熱處理溫度的增加，HEC/PP復(fù)合膜的截留率皆有所增加，水通量皆有所減小，并存在明顯的trade-off現(xiàn)象。其中，較優(yōu)成膜工藝參數(shù)為:HEC濃度=0.15w/v％、HEC涂覆時(shí)間=40min、GA濃度=1.0w/v％、GA涂覆時(shí)間=4min、熱處理溫度=60℃以及熱處理時(shí)間=5min

5、。所得HEC/PP復(fù)合膜在25±1℃、5bar和pH=6.8的操作條件下，對(duì)500ppm Na2SO4水溶液的截留率可達(dá)91.3％，純水滲透通量可達(dá)39.1l/m2·h。
　　(3)復(fù)合膜分離性能研究表明:通過改變復(fù)合膜制備過程中交聯(lián)劑的濃度，可有效調(diào)控復(fù)合膜的截留分子量以及膜有效孔徑。最優(yōu)條件下所制備的HEC/PP復(fù)合膜截留分子量為1150Da，對(duì)應(yīng)膜孔直徑為2.21nm。對(duì)不同無機(jī)鹽的截留順序如下:RNa2SO4(91.9％)

6、＞RMgsO4(27.5％)＞RNaCl(23.3％)＞RMgCl2(3.9％)＞RCaCl2(2.4％)。在篩分效應(yīng)以及道南排斥效應(yīng)的共同作用下，對(duì)剛果紅、甲基藍(lán)等陰離子染料具有較好的脫除效果。酸堿浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，HEC/PP復(fù)合膜具有良好的pH穩(wěn)定性。
　　(4)復(fù)合膜耐溶劑性能研究表明:通過長(zhǎng)時(shí)間的四氫呋喃、正己烷、乙酸乙酯、乙醇、四氯化碳等有機(jī)溶劑浸泡處理，HEC/PP復(fù)合膜分離性能僅出現(xiàn)小幅變化。純?nèi)軇┩繙y(cè)試結(jié)果顯示