rGO/ZIF-8改性纳滤膜的制备及苦咸水脱盐试验研究

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纳滤(NF)可有效分离水溶液中的小分子有机物及高价离子,且具有操作压力小、能耗低的优点,在水处理领域有广泛的应用前景。对纳滤膜的改性一直是研究重点,而引入添加剂改性则是对纳滤膜改性有效方法,但传统添加剂的引入都会带来渗透性与截留性之间此升彼降的矛盾关系,产生明显的“trade off”效应。因此,本文对纳滤膜制备过程加以改善,寻求新型添加剂,减缓“trade off”效应,旨在获得高性能纳滤膜,以促进纳滤技术在实际应用中的进一步推广。本研究将自制复合纳米材料rGO/ZIF-8通过界面聚合法(IP)引入纳滤膜的功能层中,制得rGO/ZIF-8复合纳米材料薄膜,并探究了rGO/ZIF-8的最佳引入量。在此基础上,对其抗污染、稳定性能与在苦咸水中的应用进行了研究,主要研究成果如下:(1)采用水热合成法合成复合纳米材料rGO/ZIF-8,通过表征得到rGO/ZIF-8具有不同于ZIF-8与rGO的新红外与XRD特征峰、表面形貌与热稳定性。(2)将复合纳米材料rGO/ZIF-8引入纳滤膜功能层中,成功制得一系列的改性纳滤膜,研究了其表面形貌、结构与分盐性能,并进一步研究了rGO/ZIF-8纳米材料的添加量对纳滤膜的影响。结果表明:改性纳滤膜均带负电且表面粗糙度具有明显差异,制得的RZ-NF膜(改性膜)的水通量最高,达到39.2 L/m2h,较origin-NF膜(原始膜)提升接近一倍,对Na2SO4截留率略有下降,从95.8%下降到85.6%;rGO/ZIF-8的最佳引入量为0.005 wt%,此时,改性膜的亲水性最强,表面粗糙度最大,水通量为40.6 L/m2h,对Na2SO4截留率为89.3%,分离性能表现最佳。(3)研究了不同改性纳滤膜的稳定性能及抗污染性能,结果发现:在较高压力(当操作压力由0.6 MPa升至1 MPa时)下与连续运行48 h,0.005RZ-NF膜(改性膜)具有更稳定的分离性能;采用BSA、SA与HA为模拟污染物,发现不同膜对三种污染物表现出相同的污染趋势:HA2+、Mg2+浓度分别为80 mg/L与36.2 mg/L,对其去除率分别为40%与29.6%。
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