耐污染复合纳滤膜制备与性能研究

摘要

纳滤膜的孔径范围介于反渗透膜和超滤膜之间，是一种新型分离膜。与反渗透膜相比，纳滤膜跨膜压差较低，具有节能、环保等一系列特点，广泛应用于食品工业、水处理和制药工业等各行业。但纳滤膜在实际应用中存在膜通量不高、易被污染、通量衰减和耐用性差等问题。本文将成膜性能优异、亲水性好的聚乙烯醇(PVA)引入到界面聚合制备纳滤膜的过程中，提高复合纳滤膜的通量和耐污染性。
　　 论文首先优选了纳滤复合膜界面聚合制备条件。通过考察单体浓度、后处理温度和水相pH值对纳滤膜性能的影响，确定当单体均苯三甲酰氯(TMC)浓度为0.2％时、哌嗪(PIP)浓度为0.35%、后处理温度为50℃、水相pH值为12时为最佳制备条件。
　　 然后将PVA引入到界面聚合反应中，调节PVA与PIP的浓度比例，制得了PVA复合纳滤膜。研究了PVA对复合纳滤膜形成过程、膜结构和膜分离性能的影响。结果表明，PVA的加入降低了膜的表面粗糙度(RMS)，当PVA/PIP从0提高到16%，膜的RMS从110.7nm减小到41.6nm。此外，PVA的引入提高膜的亲水性，在保证截留率稳定的前提下极大的提高了纳滤膜的通量，当PVA/PIP质量比从0增加到16%时，膜通量平均提高约80%。在以上两种因素的共同影响下，改性后的PVA复合纳滤膜具有良好的耐污染和通量恢复性能，有很好的工业应用前景。
　　 最后将PVA复合纳滤膜应用于水中微量有机物的分离，研究结果表明该种纳滤膜对于分子量100以下的不带电小分子不能很有效的截留，而对荷电型有机物具有较好的截留率，对酪氨酸、水杨酸、对苯二甲酸的截留率分别达到63%、77%和97%。所以PVA复合纳滤膜能有效的用于高荷负电有机物的分离。最后文章还研究了各操作条件对PVA复合纳滤膜性能的影响。