羥乙基殼聚糖-聚偏氟乙烯復合納濾膜的制備及其結構與性能研究.pdf

1、納濾是一項新興的膜分離技術,能有效截留高價離子以及分子量在200-2000Da之間的有機物,其截留性能介于超濾和反滲透之間。物質在納濾膜內(nèi)的傳遞過程主要基于三個現(xiàn)象,即位阻效應、道南排斥效應和介電排斥效應?；谶@些傳質現(xiàn)象,一系列模型被發(fā)展起來用以預測納濾膜的截留性能。納濾膜通常為復合膜,即在多孔支撐層上復合一層致密的選擇層。目前大多數(shù)商品化的納濾膜都為荷負電納濾膜,而基于一些領域的特殊需要,也有必要開發(fā)出荷正電納濾膜。
　　

2、殼聚糖是一類比較重要的化合物,是自然界中唯一大量存在的堿性天然多糖。殼聚糖中含有大量的氨基和羥基,使得殼聚糖易于改性成具有特殊性能的衍生物。殼聚糖及其衍生物具有良好的成膜性,能夠用于膜分離領域。但目前關于殼聚糖及其衍生物制備納濾膜的報道還較少,有必要進一步開拓。
　　 本課題通過堿化殼聚糖與環(huán)氧乙烷在堿性條件下的反應制備了水溶性的羥乙基殼聚糖(HECS)。并對制備的羥乙基殼聚糖進行了元素分析(EA)、光譜分析(FTIR)、波譜分

3、析(1H NMR)、熱分析(TGA)以及結構分析(XRD)。結果表明,所制備的羥乙基殼聚糖的摩爾醚化度為1.81,與殼聚糖相比,其晶態(tài)結構發(fā)生了改變,熱穩(wěn)定性略有降低,改性反應同時發(fā)生在了殼聚糖的氨基和羥基上。
　　 以制備的羥乙基殼聚糖的水溶液作涂覆液,商品化改性的PVDF膜為多孔支撐層,分別采用乙二醇二縮水甘油醚(EGDE)和環(huán)氧氯丙烷(ECH)作交聯(lián)劑,制備了HECS/PVDF復合納濾膜,并系統(tǒng)探討了該納濾膜的最佳制備條件

4、。結果表明,EGDE交聯(lián)的HECS/PVDF納濾膜的最佳制備條件為:1.0 wt％的HECS溶液涂敷在PVDF超濾膜上,55℃烘一小時,得到的膜用EGDE/乙醇(5/500,mL/mL)作交聯(lián)劑在50℃水浴下交聯(lián)5小時。所制備的膜在0.7 Mpa的操作壓力下,對2g/t,MgCl2的截留率達到95％以上,通量約為9Lm-2h-1。而ECH交聯(lián)的HECS/PVDF納濾膜的最佳制備條件為:1.0 wt％的HECS溶液涂敷在PVDF超濾膜上,

5、55℃烘一小時,得到的膜用ECH/乙醇(20/500,ml/ml)交聯(lián)劑在50℃水浴交聯(lián)12小時。所制備的膜在0.7 Mpa的操作壓力下,對2 g L-1MgCl2的截留率達到93％以上,通量約為9.5 L m-2h-1。
　　 本課題還利用紅外光譜儀、掃描電鏡、原子力顯微鏡、X射線光電子能譜和接觸角測試儀等科學分析儀器對上述最佳條件下制備的膜進行了表面形態(tài)和結構的表征。結果表明,PVDF膜上成功復合上了一層微米級的致密選擇層。