聚酰胺復合納濾膜的制備及性能研究.pdf

1、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)為反應單體，通過界面聚合法制備荷正電的PEI-TMC和PEI/PIP-TMC復合納濾膜。研究PEI-TMC復合納濾膜制備過程中單體的濃度、反應時間、熱處理溫度和熱處理時間對復合納濾膜截留性能和滲透性能的影響，得到制備PEI-TMC復合納濾膜的最佳工藝條件;研究PEI/PIP-TMC復合納濾膜制備過程中PEI和PIP混合的質量濃度

2、比對復合膜截留性能和滲透性能的影響，得到制備PEI/PIP-TMC復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合納濾膜的表面化學結構、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復合納濾膜對MgCl2、MgSO4、Na2SO4、NaCl四種離子的截留率和滲透通量大小關系以

3、及復合納濾膜的截留分子量(MWCO)。得到如下結論:
　　(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，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-長纖結構，PEI-TMC復合納濾膜和PEI/PIP-TMC復合納濾膜表面光滑平整;膜表面Zeta電位發(fā)現PEI-TMC和PEI/PIP-TMC復合納濾膜表面均荷正電;膜表面接觸角測試表明PEI-TMC和PEI/

4、PIP-TMC復合納濾膜表面接觸角分別為64.16°和87.27°，均具有較好的勺親水性能。
　　(2)制備PEI-TMC復合納濾膜的過程中，隨著TMC濃度的增加，復合納濾膜對MgCl2的截留率先增大后不變，滲透通量先減小后不變，當TMC濃度增加到0.6wt.％時，兩相單體達到一定程度的交聯形成致密的分離層，復合納濾膜截留率和水通量趨于穩(wěn)定;隨著PEI濃度的增加，復合納濾膜對MgCl2的截留率先增大后減小，滲透通量先減小后增大。隨

5、著反應時間的延長，復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，復合納濾膜對MgCl2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％，反應時間為90s，熱處理溫度為70℃，熱處理時間為15min。該條件下制備的復合膜在壓力為0.4MPa和pH=7.0條件下，制備的PEI-TMC復合膜對MgCl2的截留率為95.7％，滲透

6、通量為13.5L·m-2·h-1，對四種離子的截留率大小順序為MgCl2＞MgSO4＞Na2SO4＞NaCl。復合膜的截留分子量為402Da。
　　(3)制備PEI/PIP-TMC復合納濾膜的過程中，控制PEI和PIP的總質量分數為1.6％，隨著PEI與PIP質量濃度比的減小，復合納濾膜對MgCl2的截留率基本不變，維持在90％以上。當PEI與PIP質量比小于1∶3時，復合納濾膜對MgCl2的截留率出現急劇下降的趨勢。復合納濾膜的

7、滲透通量出現先上升后下降的趨勢，當PEI與PIP質量比率為3∶1時，復合納濾膜的滲透通量達到最大值20.3L/m2h，綜合截留率和滲透通量，選取PEI質量濃度1.2％，PIP質量濃度為0.4％，該條件下制備的復合膜在壓力為0.4Mpa和pH為中性的條件下，對MgCl2的截留率為94.8％，滲透通量為20.3L/m2h。復合納濾膜對四種離子的截留率大小順序為MgCl2(95.3％)＞MgSO4(86.2％)＞Na2SO4(68.8％)＞N