聚酰亚胺/聚丙烯复合纳滤膜及其过程应用研究

摘要

耐溶剂纳滤膜将膜技术从水溶液体系推广至有机溶剂体系,拓宽了膜技术的应用领域,采用界面聚合法制备的复合纳滤膜具有更好的综合性能。因此,本文将采用界面聚合法制备聚酰亚胺/聚丙烯(PI/PP)复合纳滤膜。
　　首先,合成并提纯了有机相单体均苯四甲酰氯(BTAC)。采用丙烯酰胺接枝法对PP膜表面进行亲水改性,考察了硝酸的浓度、接枝时间以及水解时间对亲水效果的影响。并且选定了较优的亲水化条件,在此条件下,膜的接枝率达到1147μg/cm2,接触角由127°降至47°,而膜的纯水通量、拉伸强度及断裂伸长率影响均不大。
　　其次,以亲水改性的PP膜为基膜,以BTAC和间苯二胺(MPDA)为有机相单体和水相单体,采用界面聚合法制备了PI/PP复合纳滤膜,通过SEM和FTIR分别来表征膜结构和膜材料中所含的基团,以膜对1g/LNa2SO4溶液的水通量和对Na2SO4截留率为评定指标,考察了MPDA浓度、BTAC浓度、亚胺化试剂种类以及相转移催化剂四丁基氯化铵(TBAC)的影响。随MPDA浓度增加,水通量先减小,后趋于稳定;截留率先增加,后趋于稳定。随BTAC浓度增加,水通量先减小,后略有增加;截留率先增加,后略有减小。亚胺化试剂中以2-甲基吡啶为催化剂时,膜表面均匀致密,带来膜的性能更好。当在水相中加入TBAC以后,促进了水相中单体向有机相的转移,所制备的功能层厚度增加,且均匀致密,因此复合膜具有较好的分离性能液。在0.5MPa过膜压差下,水通量约为11.89L?m-2?h-1,截留率约为92.86％。
　　随后,考察了纳滤复合膜对各种溶剂的耐受性能,实验中使用了7种常用有机溶剂,从浸泡后复合膜对1g/LNa2SO4水溶液中Na2SO4的截留率变化来看,所制备的纳滤复合膜具有良好的耐溶剂性能。
　　最后,考察了此有机溶剂纳滤膜的过程应用。处理大豆油占25wt%的大豆油/正己烷体系时,随过膜压差增加,膜的透过能力线性上升,而截留率几乎不变。在1.1MPa过膜压差下,透过通量为10.43L?m-2?h-1,膜对大豆油的截留率达到92.40%,渗透液中大豆油的质量分数约为1.9%。浓缩环丁砜浓度为1%的水溶液时,随过膜压差增加,膜的透过能力也线性上升,而截留率几乎不变。在1.1MPa过膜压差下,透过通量为12.35L?m-2?h-1,膜对环丁砜的截留率为84.31%,透过液的COD值为90mg/L(<100mg/L),透过液可以达到一级排放标准.。通过膜70h长期运行试验可知,膜具有较好的分离稳定性,同时膜本身也具有稳定性。这说明了该复合膜在有机物浓缩、有机溶剂回收以及低浓度有机废水处理方面有较好的应用前景。

目录

声明

中文摘要

英文摘要

目录

符号说明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 耐溶剂纳滤膜概述

1.3 聚酰亚胺简介

1.4 聚丙烯膜的亲水化改性

1.5 界面聚合法制备复合纳滤膜

1.6 本论文的工作

第二章 单体合成与PP基膜亲水化

第三章 PI/PP复合纳滤膜的结构与性能研究

3.1 实验原料及仪器

3.2 膜结构与性能表征

3.3 复合纳滤膜的制备

3.4 结果与讨论

3.5 复合纳滤膜耐溶剂性能的测试

3.6 本章小结

第四章 复合纳滤膜的应用

4.1 耐溶剂复合纳滤膜的应用

4.2 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果发表论文：

致谢