高性能聚酰胺正渗透复合膜的制备

摘要

鉴于正渗透过程独特的优点，如能耗低、污染少、膜组件简单等，正渗透已经引起了科学界广泛的关注。目前正渗透已经在海水淡化、污水净化、食品处理、药物释放和能源产出等领域展现出它的潜在应用价值。但是，正渗透膜材料还没有得到广泛的商业化生产。在正渗透膜过程中，浓差极化现象严重影响膜的性能。本文尝试用三种不同膜材料作为基膜，制备出高通量正渗透复合膜。
　　首先，在聚丙烯腈膜表面接枝超支化聚乙烯亚胺，得到亲水性的聚丙烯腈膜。然后用界面聚合方法在膜表面涂覆一层聚酰胺层，得到正渗透复合膜。随着加入聚乙烯亚胺质量的增加，聚丙烯腈膜的亲水性得到明显改善。水接触角由64.5°降到23.4°。但是接枝聚乙烯亚胺后，基膜孔径减小，正渗透复合膜的水通量下降，由7.4LMH降到3.5LMH;反向溶质渗透通量下降，由38.7gMH降到22.2gMH。
　　其次，直接利用界面聚合的方法在聚酯无纺布上涂覆一层聚酰胺层，得到正渗透复合膜。正渗透复合膜具有较高的水通量，同时保持较低的反向溶质渗透通量。同时研究了不同膜方位、不同盐浓度等因素对正渗透膜分离过程的影响。本实验采用的最佳膜方位为汲取液面向功能层，最佳汲取液浓度为2mol/L。
　　最后一种制备方法为在聚酯无纺布上电纺一层醋酸纤维素纳米纤维，再涂覆一层聚酰胺层，得到高性能正渗透复合膜。其水通量为36.8 LMH，反相溶质渗透通量为4.3 gMH。基膜为电纺醋酸纤维素纳米纤维，具有较强的亲水性，同时具有较大的膜孔径。制备的正渗透复合膜具有较好的性能，同时具有较高的机械强度。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 正渗透的定义及原理

1．2 正渗透膜的发展

1．2．1 相转化法制备的FO膜

1．2．2 薄膜复合膜

1．2．3 化学改性膜

1．3 正渗透膜的应用

1．3．1 海水发电

1．3．2 海水脱盐

1．3．3 污水处理和生物反应器

1．3．4 液体食品浓缩

1．3．5 医药方面应用

1．3．6 其他应用

1．4 正渗透技术面临的挑战

1．4．1 浓差极化现象

1．4．2 膜污染

1．5 课题研究的意义和内容

1．5．1 课题研究的意义

1．5．2 课题研究的内容

第二章 改性聚丙烯腈-聚酰胺正渗透复合膜的制备及表征

2．1 实验部分

2．1．1 实验试剂及仪器

2．1．2 实验表征及评价方法

2．1．3 聚丙烯腈亲水膜的制备

2．1．4 亲水FO膜的制备

2．2 结果与讨论

2．2．1 聚丙烯腈亲水膜红外谱图分析

2．2．2 聚丙烯腈亲水膜XPS谱图分析

2．2．3 聚丙烯腈亲水膜孔径分布

2．2．4 聚丙烯腈亲水膜表面形貌分析

2．2．5 聚丙烯腈亲水膜水接触角分析

2．2．6 正渗透复合膜表面形貌分析

2．2．7 正渗透复合膜性能表征

2．3 本章小结

第三章 聚酯无纺布-聚酰胺正渗透复合膜的制备及表征

3．1 实验部分

3．1．1 化学试剂及仪器设备

3．1．2 正渗透复合膜的制备

3．2 结果与讨论

3．2．1 正渗透复合膜的红外谱图分析

3．2．2 正渗透复合膜表面形貌分析

3．2．3 正渗透复合膜水接触角分析

3．2．4 正渗透膜分离过程中影响因素研究

3．3 本章小结

第四章 电纺醋酸纤维-聚酰胺正渗透复合膜的制备及表征

4．1 实验部分

4．1．1 实验试剂

4．1．2 电纺醋酸纤维素基膜制备

4．1．3 正渗透复合膜的制备

4．2 正渗透复合膜性能表征

4．2．1 正渗透复合膜水接触角分析

4．2．2 正渗透复合膜表面形貌分析

4．2．3 正渗透复合膜性能表征

4．3 本章小结

第五章 结论

参考文献

发表论文及参与科研项目

致谢