利用纳米线界面聚合制备复合分离膜

摘要

聚酰胺复合膜是最近常用的一种压力驱动膜，是近年国际上发展较快的膜品种之一。聚酰胺复合膜由于在低压下具有较高的脱盐率和水通量，因此日益受到人们的重视，成为国内外分离膜领域的一个研究热点。目前，采用界面聚合技术，一般以聚砜、聚醚砜作为复合膜的基膜，制备超薄表皮层。由于此类基膜都有一定的亲水性，满足界面聚合的反应，所以运用较多。但是另外一方面，界面聚合在疏水性基膜上较难发生，从而限制了复合膜的构成。经过不断的探索和实验，我们成功地在超疏水的聚四氟乙烯膜(PTFE)基膜上制备出了性能优异的聚酰胺复合膜。其制备方法如下：首先将氢氧化铜纳米线过滤到PTFE基膜上，得到亲水的多孔纳米线层，然后将CHNs/PTFE基膜进行界面聚合，即可得到高性能的可分离小分子的复合膜。
　　本研究主要内容包括：⑴研究了前驱体浓度、界面聚合时间、后处理温度、纳米线厚度等对成膜的影响，得到了如下较为合适的复合条件：间苯二胺浓度为3.0wt%，均苯三甲酰氯浓度为0.1wt%，组合基膜在水相中浸润时间为15 min，基膜取出后干燥时间为3min，界面聚合反应时间为80s，聚合后热处理温度为90℃，热处理时间为6 min。当纳米线用量为7.96 ml/cm2时，复合膜聚酰胺层厚度为102nm，此时复合膜的综合分离性能最好。⑵制备好的聚酰胺复合膜进行表征与分离性能测试，红外光谱、电镜扫描照片和接触角都能充分证明聚酰胺复合膜被完整地制备出来。复合膜对于 RhB和EB两种染料分子都有很好的分离效果，通量分别达到420 L*m-2h-1bar-1和400 L*m-2h-1bar-1，截留率则分别有93%和98%。另外，我们还对复合膜的稳定性进行了一定的研究，复合膜在长达9天的分离测试中，其分离性能并没有太大的变坏，在不同压力下，复合膜的分离效率也没有明显的变动，都说明复合膜有着很好的稳定性。而且，通过研究，发现纳米线用量能够很简单的调控聚酰胺层的厚度，从而控制复合膜的性能。⑶这种方法可移植到其他基膜上，在氧化铝（AAO）膜，聚偏氟乙烯（PVDF）膜，聚醚砜（PES）膜上面都有成功实现，并简单对其进行了表征和性能测试，发现分离性能不是很理想，很有可能是不同的基膜最后成膜的机理稍有区别，以至于影响了最后的成膜。

目录

声明

第一章 绪论

1.1膜分离技术概论

1.2 复合分离膜和纳滤膜

1.3 界面聚合制备复合聚酰胺膜

1.4 纳米线概述

1.5 课题研究意义与内容

第二章 聚酰胺复合膜的制备

2.1 引言

2.2 主要实验仪器、试剂与原材料

2.3 实验方案

2.4 聚酰胺复合膜的表征与测试

第三章 实验条件对聚酰胺复合膜的影响

3.1 引言

3.2 间苯二胺浓度的影响

3.3 均苯三甲酰氯浓度的影响

3.4 水相浸润时间的影响

3.5 干燥时间的影响

3.6界面反应时间的影响

3.7 热处理温度的影响

3.8 热处理时间的影响

3.9本章小结

第四章 聚酰胺复合膜的表征与性能测试及方法研究

4.1 引言

4.2聚酰胺复合膜的表征

4.3聚酰胺复合膜的性能测试

4.5 制备方法普适性研究

4.6 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 全文研究总结

5.2 存在的问题与展望

参考文献

致谢

个人简历

攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果