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本实验以聚砜(PSF)中空纤维超滤膜为基膜,哌嗪(PIP)为水相单体,均苯三甲酰氯(TMC)为有机相单体,三乙胺(TEA)和表面活性剂为添加剂,通过界面聚合的方法制备了聚哌嗪酰胺/聚砜中空纤维复合纳滤膜。研究了纳滤膜的截留性能和电学性能,为以后纳滤膜的应用奠定基础。
本实验研究了水相溶液中PIP的浓度,有机相中TMC的浓度,水相中加入酸吸收剂、表面活性剂和间苯二胺单体,热处理时间和温度对纳滤膜的性能的影响。实验表明:所制备的中空纤维复合纳滤膜对1g/LMgSO4的截留率约98.06%,水通量为47.1L/(m2·h)。
通过X射线光电子能谱仪(XPS)对基膜及复合纳滤膜进行表征,可以知道基膜表面上复合上了一层功能层。扫描电子显微镜(SEM)对超滤膜及纳滤膜进行了结构表征,可以在电镜照片中清晰地观察到在多孔基膜上所形成的功能层。AFM照片反映了基膜和复合膜的表面形貌,所制备的纳滤膜具有典型的“花菜状”精细结构,并且平均粗糙度比基膜的粗糙度要大。
实验研究了纳滤膜的截留性能和电学性能,研究了纳滤膜对各种无机盐溶液的截留实验,得到了纳滤膜对不同离子的选择性规律。结果表明:(1)在纳滤膜的应用过程中,必须充分考虑操作系统运行条件的控制,处理不当会在一定程度上限制了纳滤膜的应用。(2)对低浓度的无机盐水溶液,膜表面荷电性对离子选择透过性的影响大于无机盐浓度和操作压力的影响。(3)纳滤膜对阳离子的截留主要取决于离子电荷的多少,离子的Shannon半径,扩散能力以及水合程度。(4)纳滤膜由于离子的吸附而带有负电荷。