增强纳滤膜结构稳定性和仿生涂层纳滤膜制备研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangyi202
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纳滤是介于超滤与反渗透间的一种新型分离技术,由于具有低能耗、低操作压力、对二价离子高截留等特点已被应用于料液浓缩、饮用水净化、污水处理等领域。但复合纳滤膜的低界面稳定性、较差的分离性能、制膜过程中有机溶剂的使用等缺点限制了复合纳滤膜的发展。本论文以解决膜分离过程中的结构稳定性和提高膜的分离性能为主要目标,通过改进成膜材料(共混改性基膜材料)、优化成膜工艺(构建界面共价键)、创新制膜方法(基于配位作用制备新型复合膜),实现强稳定性、高性能纳滤膜的制备。通过共混改性基膜材料,将含有羟基官能团的聚乙烯醇缩甲醛(PVF)与聚醚砜(PES)共混,亲水基团羟基通过表面偏析在基膜表面富集,参与界面聚合反应,在基膜与活性层间构建共价键连接,实现了结构稳定性PA/PES-PVF复合纳滤膜的制备。所制备的PA/PES-PVF复合纳滤膜纯水通量为34.9 L/m2h(0.2 MPa),对Na2SO4截留率为92.7%,对橙黄钠及刚果红的截留率高达98%以上。同时将制备的稳定性PA/PES-PVF复合纳滤膜应用于原花青素乙醇溶液的分离浓缩中,体现了较好的分离性能和结构稳定性,纳滤替代传统蒸发浓缩工艺在活性组分的浓缩提取中具有广泛的应用前景。受自然界中生物粘合现象,特别是金属离子增强的海洋贻贝类粘合系统启发,利用Fe与单宁酸(TA)间的配位作用在PES超滤膜表面形成稳定的配位网状结构,制备了新型TA-Fe/PES复合纳滤膜。其纯水通量为45.6 L/m2h,对Na2SO4的截留率为44.1%,对染料橙黄钠与刚果红的截留率分别为94.8%与98.5%。相比于传统的界面聚合法,基于配位作用制备复合纳滤膜具有以下优点:反应在水溶液中进行,绿色环保;单相反应,操作简便,反应过程易控。以TA与Fe间配位作用为推动力,进一步采用层层自组装技术制备了(TAFen/PES自组装纳滤膜。考察了单体浓度及组装层数对复合膜性能的影响,所制备的纳滤膜通量为10.4 L/m2h,对Na2SO4的截留率为81.8%,对橙黄钠及刚果红的截留率均为99%以上。
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