荷正电中空纤维纳滤膜的制备及其在染料纯化工艺上的应用

摘要

以聚乙烯亚胺(PEI)和均苯三甲酰氯(TMC)为功能性反应单体，通过界面聚合反应制备了荷正电中空纤维复合纳滤膜，优化了膜的制备条件。
　　在本论文的制备条件下，不添加Na3PO4以及不进行热处理即可以得到性能良好的中空纤维纳滤膜，节省了操作时间和费用。利用扫描电镜(SEM)、衰减全反射-傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)对制备的荷正电中空纤维纳滤膜表面形态和化学结构进行表征，并且考察了膜的纯水通量、接触角、截留分子量和表面zeta电位。在0.4 MPa操作条件下，纳滤膜对1 g/L的MgCl2截留率在97.0％以上，通量35.3 L/m2 h左右。此外，制备的荷正电中空纤维纳滤膜对不同的染料也表现出很好的分离效果，对活性艳蓝KN-R、阳离子红X-GTL、酸性红B、罗丹明B和阳离子金黄X-GL的截留率分别为99.9％，99.8％，98.8％，97.5％和96.7％。
　　将制备的荷正电中空纤维纳滤膜应用于染料—阳离子红X-GTL的纯化工艺中，首先研究了染料浓度和NaCl浓度对染料纯化过程的影响，随着染料和NaCl浓度的升高，其通量和截留率逐渐下降，但染料的截留率仍维持在96％以上，而NaCl的截留率则下降到20％以下。通过模拟的间歇恒容脱盐过程研究了不同浓缩稀释倍数对染料脱盐浓缩效果的影响。在模式三中，染料达到了最好的纯化效果，染料溶液可浓缩到原液的4.6倍，NaCl的去除率高于96.4％。结果表明，浓缩稀释倍数越高，染料的脱盐浓缩效果越好，操作时间越短。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 纳滤膜

1．1．1 纳滤膜概述

1．1．2 纳滤膜分类

1．1．3 纳滤膜分离机理及模型

1．1．4 纳滤膜制备方法

1．1．5 纳滤膜技术的应用

1．2 荷电纳滤膜

1．2．1 荷电纳滤膜概述

1．2．2 荷电纳滤膜分类

1．3 中空纤维复合纳滤膜

1．3．1 中空纤维膜概述

1．3．2 界面聚合制备中空纤维纳滤膜的研究

1．4 纳滤膜在染料生产中的应用

1．4．1 传统生产工艺

1．4．2 膜法生产工艺

1．5 论文选题的目的、意义和内容

1．5．1 论文选题的目的和意义

1．5．2 论文选题的内容

1．5．3 研究创新点

第二章 实验材料与方法

2．1 实验试剂和仪器

2．1．1 实验材料和试剂

2．1．2 实验仪器与设备

2．2 实验方法

2．2．1 荷正电中空纤维纳滤膜的制备

2．2．2 荷正电中空纤维纳滤膜的表征

2．2．3 膜性能测试

2．2．4 染料浓度的测定

2．2．5 间歇恒容脱盐试验

第三章 荷正电中空纤维纳滤膜的制备与表征

3．1 制备条件对荷正电中空纤维纳滤膜性能的影响

3．1．1 PEI浓度对膜性能的影响

3．1．2 TMC浓度对膜性能的影响

3．1．3 Na3PO4浓度对膜性能的影响

3．1．4 水相浸没时间对膜性能的影响

3．1．5 界面聚合反应时间对膜性能的影响

3．1．6 热处理温度对膜性能的影响

3．2 中空纤维复合纳滤膜的表征

3．2．1 膜的结构形态分析

3．2．2 ATR-FTIR分析

3．2．3 XPS分析

3．2．4 膜表面亲水性分析

3．2．5 膜表面荷电性分析

3．3 荷正电中空纤维纳滤膜分离性能研究

3．3．1 膜纯水通量

3．3．2 截留分子量

3．3．3 膜对无机盐的分离效果

3．3．4 膜对染料的分离效果

3．4 本章小结

第四章 荷正电中空纤维纳滤膜在染料纯化工艺中的应用研究

4．1 操作条件在染料纯化中的影响

4．1．1 pH变化的影响

4．1．2 染料浓度变化的影响

4．1．3 NaCl浓度变化的影响

4．2 间歇恒容脱盐实验

4．2．1 通量变化

4．2．2 染料截留率与浓度的变化

4．2．3 NaCl截留率与浓度的变化

4．3 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文