準對稱無機正滲透膜制備過程中關鍵影響因素的研究.pdf

1、正向滲透（Forward Osmosis，F(xiàn)O）作為一種全新的膜分離技術在海水淡化和污水處理等領域正在引起人們的廣泛關注。目前，F(xiàn)O的研究尚處于起步和探索階段，其中FO膜的性質和結構是限制FO水通量和鹽截留率的關鍵因素。相比于傳統(tǒng)有機聚合物，以正硅酸乙酯（TEOS）為前驅體、以薄層不銹鋼網(wǎng)為支撐基體，利用“微界面溶膠凝膠法”制備出的的準對稱無機薄膜（Quasi-symmetry thin-film inorganic membrane，

2、QSTFI-FO膜）具有更高的水通量和更低的反向鹽通量。然而，目前對QSTFI-FO膜的研究剛剛起步。
　　本文主要考察溶膠性質和操作條件對QSTFI-FO膜制備的影響，前者包括干燥控制劑及反應時間，后者包括支撐體預處理方法以及燒結溫度。通過掃描電子顯微鏡、傅里葉變換紅外光譜儀、X射線光電子能譜儀、原子力顯微鏡、熱重分析儀等手段對膜結構進行表征，并利用FO測試來評價膜的性能。首先，考察了溶膠性質對膜制備的影響。干燥控制劑對膜制備影

3、響的研究表明，PEG400的加入量對QSTFI膜表面的官能團種類及數(shù)量的影響較小，但是隨著PEG400加入量的增大（PEG400:TEOS=0.125：1~0.5:1），組成凝膠網(wǎng)絡的質點和網(wǎng)絡間隙大小更加均勻，QSTFI膜的結構更完整，熱穩(wěn)定性也有所提高。在300~450℃范圍內應嚴格控制升溫速率，以防QSTFI膜的開裂。在提取液濃度一定時，QSTFI膜的正向滲透性能隨著 PEG400與TEOS（PEG400：TEOS=0.125:1

4、~0.5:1）比值的增加而有所提高。反應時間的長短主要影響著前驅物的水解縮聚反應程度，隨著反應時間的增長，由O-Si-O構成的三維網(wǎng)絡、結合水和有機官能團的數(shù)量逐漸增多。膜的形貌在反應時間為（t=1.5~2.5h）時較為均一，隨著反應時間的繼續(xù)增加，膜的表面開裂現(xiàn)象嚴重。反應時間在t=2.5h時，所制備的QSTFI膜具有良好的正向滲透性能，而反應時間過長或者過短，所制備的QSTFI膜的正向滲透性能均較差。
　　其次，考察了操作條件

5、對膜制備的影響。燒結溫度對膜制備的研究表明，隨著燒結溫度的提高，膜的平均孔徑逐漸增大。當燒結溫度由350℃升至550℃時，膜表面網(wǎng)絡間隙大小趨于均勻，粗糙度減小，膜表面趨于平滑，膜的正向滲透性能逐漸提高。而燒結溫度達到650℃時，膜表面不均勻，產生明顯的裂紋，甚至出現(xiàn)針孔，膜表面的粗糙度增加，正向滲透性能降低?；椎念A處理方法主要影響其表面的羥基含量，基底表面羥基含量越多，制得的QSTFI膜親水性越好，膜表面網(wǎng)絡的質點和網(wǎng)絡間隙大小越均