基于PET核孔膜的纳滤膜制备及性能研究

摘要

纳滤作为一种在纳米尺度精准截留与筛分的重要膜分离过程，在水的深度处理等方面有着重要的应用价值。核孔膜具有均匀的孔径及光滑的表面，表现出良好的过滤性能，已广泛应用于微滤、超滤等与水处理相关的领域。微滤及超滤过程中使用的核孔膜均为对称结构的核孔膜。在纳滤中，要求分离膜具有纳米尺度的孔径，而目前受纳米级孔径核孔膜的可控制备及膜厚度限制，将核孔膜直接用于纳滤仍存在较大困难。与对称结构的膜不同，非对称结构膜由多孔支撑层和致密、超薄的选择层构成，使过滤膜兼具良好的渗透性能和截留性能。本文基于核孔膜通过构筑非对称结构复合膜的方式制备了纳滤膜。 首先，通过聚多巴胺(PDA)与聚乙烯亚胺(PEI)共沉积层的诱导在PET核孔膜表面生长致密的氧化锆选择层，制备出有机-无机复合膜。复合膜实现了纳滤功能，其水通量为5.7Lm-2h-1;可截留部分无机盐，对Na2SO4、MgSO4、MgCl2、NaCl等的截留率依次为53.0％、45.0％、31.6％与20.3％。所制备的复合膜纳滤性能略差，具体表现为低的水通量及截留率，但是基于核孔膜的有机-无机复合膜制备方法开辟了新的核孔膜改性及基于核孔膜的复合膜制备方法，对推进核孔膜在纳滤领域的应用具有一定参考价值。 其次，将核孔膜与界面聚合技术结合，制备出以PET核孔膜为支撑层、聚酰胺(PA)为选择层的PA-PET复合纳滤膜。通过使用孔密度为5×109cm-2、孔径为65nm及孔密度为1×109cm-2、孔径为95nm的核孔膜作基底，研究了基底孔径对复合膜过滤性能的影响。PA-PET复合膜表现出较好的纳滤性能，其水通量为38Lm-2h-1，对硫酸盐的截留率在90％以上，对MgCl2的截留率为86％，而对NaCl的截留率仅为32％，对一价盐及二价盐表现出较好的选择性。PA-PET复合膜在保持良好截留性能的同时仍具有较好的水通量。将核孔膜与界面聚合方法结合的纳滤膜制备是研制高性能纳滤膜的一次成功实践。