高耐氯性復(fù)合反滲透膜的制備研究.pdf

1、目前,交聯(lián)芳香聚酰胺復(fù)合反滲透膜已成為商品反滲透膜的主流,但這種膜極易受活性氯攻擊而導(dǎo)致膜性能的下降甚至衰竭,縮短了膜的使用壽命,極大地限制了反滲透膜的廣泛應(yīng)用。因此,在研究交聯(lián)芳香聚酰胺膜氯化降解機理的基礎(chǔ)上開發(fā)高耐氯性復(fù)合反滲透膜具有十分重要的理論和實際意義。
　　 以優(yōu)化實驗條件下制得的復(fù)合反滲透膜為主要研究對象,探討了交聯(lián)芳香聚酰胺膜的氯化降解機理。發(fā)現(xiàn)復(fù)合反滲透膜上的交聯(lián)芳香聚酰胺遵循多步氯化降解過程,即交聯(lián)芳香聚酰胺

2、首先發(fā)生端胺基的氯化,隨著氯化處理強度的增大或活性氯溶液pH值的下降,交聯(lián)芳香聚酰胺發(fā)生酰胺鍵的可逆氯化,同時伴隨著鏈間氫鍵的削弱或破壞,而后酰胺鍵上的N-Cl基團(tuán)通過Orton重排形成了芳香環(huán)上的不可逆氯化,同時使交聯(lián)芳香聚酰胺鏈間的氫鍵遭到嚴(yán)重破壞。
　　 使用三種含柔性脂肪鏈的交聯(lián)劑1,6-己二醇二縮水甘油醚(HDGE)、己二酰氯(APC)和六亞甲基二異氰酸酯(HDI)對交聯(lián)芳香聚酰胺復(fù)合反滲透膜進(jìn)行進(jìn)一步交聯(lián)處理。HDG

3、E主要與芳香聚酰胺的端胺基反應(yīng),APC和HDI能與芳香聚酰胺的端胺基和酰胺鍵的N-H基團(tuán)反應(yīng)。經(jīng)進(jìn)一步交聯(lián)處理后,膜表面接觸角增大,Zeta電位降低,而微觀形貌沒有明顯變化,鹽截留率大于交聯(lián)處理前的值,水通量剛好相反。經(jīng)進(jìn)一步交聯(lián)處理后,氯化處理對膜的選擇透過性能影響減小,膜耐氯性能提高,其中以HDI為交聯(lián)劑時效果最好。
　　 通過與初生交聯(lián)芳香聚酰胺上的活性基團(tuán)(主要是酰氯基團(tuán))反應(yīng)將3-羥甲基-5,5-二甲基海因(MDMH)

4、接枝到復(fù)合反滲透膜表面。經(jīng)MDMH接枝改性后,膜表面接觸角減小,而微觀形貌沒有明顯變化。氯化處理對MDMH接枝改性膜的選擇滲透性能的影響較小,當(dāng)氯化處理強度低于500ppm·h時,MDMH接枝改性膜的選擇滲透性能基本不變,表明其具有較高的耐氯性能。另外,氯化處理賦予MDMH接枝改性膜可再生的殺菌功能和明顯的抗微生物污染性能。
　　 采用自由基引發(fā)接枝聚合法將ADMH引入到商品復(fù)合反滲透膜表面上。經(jīng)ADMH接枝改性后,膜表面接觸角

5、減小,Zeta電位的絕對值下降。氯化處理對ADMH接枝改性膜的選擇滲透性能影響較小,經(jīng)pH4.0、1500ppm·h的活性氯處理后,ADMH接枝改性膜表面的交聯(lián)芳香聚酰胺未發(fā)生明顯的氯化,而接枝的ADMH鏈段發(fā)生了明顯的氯化。這證實了膜面上接枝的ADMH鏈段起到了犧牲型保護(hù)基團(tuán)的作用,使得交聯(lián)芳香聚酰胺免受活性氯攻擊,提高了膜的耐氯性能。與MDMH接枝改性的情況相同,氯化處理也賦予ADMH接枝改性膜可再生的殺菌功能和明顯的抗微生物污染性