盐响应性耐污染聚酰胺反渗透膜的制备与研究

摘要

本文以一种双离子聚合物单体4-(2-磺乙基)1-（4-氯甲基苯乙烯）吡啶甜菜碱(PSVBP)在商业反渗透（RO）膜表面进行接枝，制备出一种新型盐响应性薄层复合(TFC)反渗透膜。SVBP单体的表面-引发自由基接枝聚合由过硫酸钾(K2S2O8)与亚硫酸氢钠(NaHSO3)组成的氧化还原体系引发。接枝聚合前后的膜表面状态由傅里叶红外全发射(ATR-FTIR)、X射线光电子能谱分析(XPS)、膜表面电势(zetapotential)、动态接触角(DSA)及场发射扫描电镜(FESEM)进行全面的表征。膜表面化学组成、表面形态及电学特性的变化证明了膜表面接枝改性的成功。PSVBP的引入增加了膜表面带有的负电荷及亲水性，反渗透性能测试表明:接枝PSVBP后膜的截留率从98％上升到99.7％，但同时通量降低了20％。长达100小时的错流状态下的BSA膜污染试验表明，接枝改性后的反渗透复合膜在短期内具有优越的抗污染性能，但在长期的工作中则慢慢失去优势。尽管污染十分严重，改性后的膜再由盐水进行清洗后仍能恢复到初始通量的90％，是因为具有盐响应性的PSVBP聚合物刷为污染物离开膜表面提供了驱动力。在大豆油污染实验中，改性膜表现出比原膜更好的抗油污能力，但在之后的清洗实验中没有明显的效果，在腐植酸(HA)与Ca2+的联合污染实验中，改性膜同样表现出良好的耐污染能力，以盐水对膜进行清洗可以较大程度上恢复膜通量，而原膜则不具有以上特点。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 反渗透技术

1．1．1 反渗透技术简介

1．1．2 反渗透的发展与现状

1．1．3 反渗透的分离模型

1．2 膜污染的基本性质

1．2．1 膜污染的定义及危害

1．2．2 膜污染的类型

1．3 反渗透系统清洗

1．3．1 常用膜清洗方法

1．3．2 清洗方式比较

1．4 反渗透膜的表面改性研究

1．4．1 表面涂覆

1．4．2 表面接枝

1．4．3 表面后处理

1．5 刺激—响应性高聚物

1．5．1 刺激—响应性高聚物简介

1．5．2 响应性高聚物特性

1．6 课题的研究意义及内容

1．6．1 课题的研究意义

1．6．2 课题的研究内容

第二章 PSVBP接枝改性对膜的通量及截留的影响

2．1 实验部分

2．1．1 实验试剂与仪器

2．1．2 实验方法

2．2 结果与讨论

2．3 本章小结

第三章 反渗透结构与分离性能关系的研究

3．1 实验部分

3．1．1 实验试剂与仪器

3．1．2 实验方法

3．2 膜的表征

3．2．1．1 膜的化学组成分析

3．2．1．2 膜的表面形貌分析

3．2．1．3 膜的物化性质分析

3．3 结果与讨论

3．3．1 膜表面接枝PSVBP对反渗透复合膜化学组成的影响

3．3．2 膜表面接枝PSVBP对反渗透复合膜表面形貌的影响

3．3．3 膜表面接枝改性对反渗透复合膜物化性质的影响

3．4 本章小结

第四章 PSVBP接枝改性对膜抗污染能力的影响

4．1 实验部分

4．1．1 实验器材及药品

4．1．2 实验方法

4．2 膜污染及膜清洗实验

4．2．1 牛血清蛋白(BSA)污染及膜清洗实验

4．2．2 大豆油污染及膜清洗实验

4．2．3 腐植酸(HA)及钙离子(Ca2+)联合污染及膜清洗实验

4．3 本章小结

第五章 结论

参考文献

在读期间发表论文及参与科研项目情况

致谢