超濾膜抗污染界面的構(gòu)建及分離性能研究.pdf

1、超濾膜分離技術(shù)是節(jié)能、高效的新型分離技術(shù)。但超濾過程中出現(xiàn)的膜污染現(xiàn)象導(dǎo)致通量降低,分離性能劣化。本研究采用多種的改性方法,構(gòu)建超濾膜抗污染界面,提高超濾膜分離的性能。
　　 本研究采用膜表面化學(xué)改性的方法,對(duì)PAN超濾膜進(jìn)行化學(xué)水解,得到了PAN水解膜。水解膜表面產(chǎn)生的羧基基團(tuán)與乙醇胺進(jìn)一步反應(yīng),創(chuàng)造抗污染的親水性膜表面。XPS和接觸角實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:改性后的膜表面酰胺基團(tuán)含量增加,膜親水性增強(qiáng)。SEM照片顯示對(duì)PAN超濾膜的表

2、面化學(xué)改性后,PAN超濾膜仍保持非對(duì)稱結(jié)構(gòu)。超濾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:表面化學(xué)改性可有效提高PAN超濾膜的抗污染性能。隨親水基團(tuán)在膜表面含量的增加,膜的通量恢復(fù)率由PAN空白膜的47％上升至96％,且經(jīng)多次重復(fù)使用以后,PAN水解改性膜的通量恢復(fù)率仍可達(dá)到95％合成含氟無規(guī)聚丙烯腈(PAN-PFMA)共聚物膜材料,含氟基團(tuán)用于構(gòu)建抗污染界面,相轉(zhuǎn)化方法制備了PAN-PFMA超濾膜。重點(diǎn)考察了溶劑蒸發(fā)時(shí)間對(duì)PAN-PFMA超濾膜性能的影響。SEM

3、照片顯示:PAN-PFMA膜斷面形態(tài)為疏松的海綿狀結(jié)構(gòu)。隨溶劑蒸發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng),膜的厚度逐漸降低。XPS數(shù)據(jù)表明:膜表面氟元素含量隨溶劑蒸發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)而提高,但是膜的接觸角降低。通過延長(zhǎng)溶劑蒸發(fā)時(shí)間,可以顯著提高PAN-PFMA共聚物超濾膜的分離性能和抗污染性能。
　　 本研究以聚乙烯吡咯烷酮-二氧化硅納米顆粒復(fù)合物(PVP-silica nanocomposite)為添加劑,構(gòu)建了抗污染界面,制備了具有抗污染性能的PES／PVP

4、-silica超濾膜。PVP-silica納米顆粒的粒徑為20-40nm左右。SEM照片顯示PVP-silica納米顆粒的添加并未對(duì)PES超濾膜的膜結(jié)構(gòu)造成明顯改變。XPS數(shù)據(jù)表明PVP-silica納米顆粒的加入提高了PVP在膜表面的覆蓋度。相對(duì)PES-PVP對(duì)照膜,PES／PVP-silica超濾膜具有較高的通量恢復(fù)率和較低的蛋白質(zhì)污染。進(jìn)一步分析表明:PES／silica-PVP改性超濾膜的膜污染主要來源于可逆污染,水力清洗可以很