【摘 要】
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目前,反渗透(RO)和纳滤(NF)技术被广泛应用于海水淡化和污水处理领域。尽管商业化的薄膜复合(TFC)RO、NF膜已然具备良好的分离性能,但是其通量仍有待进一步提升。近年来,一种新型的TFC膜方法改性被报道,即通过在TFC膜的聚酰胺选择性层中构筑纳米空隙来提高其分离性能,纳米空隙的存在大幅提高了 TFC膜的通量。然而,这些工作并没有探究纳米空隙的尺寸和维度对分离性能提升程度的影响。为了解决和完善
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目前,反渗透(RO)和纳滤(NF)技术被广泛应用于海水淡化和污水处理领域。尽管商业化的薄膜复合(TFC)RO、NF膜已然具备良好的分离性能,但是其通量仍有待进一步提升。近年来,一种新型的TFC膜方法改性被报道,即通过在TFC膜的聚酰胺选择性层中构筑纳米空隙来提高其分离性能,纳米空隙的存在大幅提高了 TFC膜的通量。然而,这些工作并没有探究纳米空隙的尺寸和维度对分离性能提升程度的影响。为了解决和完善上述问题,将零维(0D)纳米空隙提升为一维(1D)纳米通道,分别制备聚酰胺层中含1D纳米通道的RO膜和NF膜,同时对两项工作中遇到的现象进行深度剖析。具体工作内容如下:(1)采用模板辅助刻蚀法,在RO膜的聚酰胺选择性层中构筑出1D纳米通道,从而得到1D纳米通道;作为对比,以类似方法制备含0D纳米空隙的TFC RO膜。与control TFC膜相比,在NaCl截留率没有明显下降的情况下,TFC-0D膜的水通量仅提高61%,而TFC-1D膜的水通量提高126%,这是由于纳米空隙维度的提升所造成的。这一方法为制备新一代高性能的RO膜,提供了新思路。(2)在TFC膜的聚酰胺选择性层中构造过多的纳米空隙/纳米通道,将会造成缺陷并降低膜的选择性。通过二次界面聚合法在聚(MPD酰胺)层上构筑一层疏松的聚(PIP酰胺),有效的修补了缺陷,大幅提升二价盐的截留。同时,二次界面聚合也降低了选择性层整体的致密程度,与IP-1D-10膜相比,SIP-1D-10的纯水通量提升了 66%,达到32.7±2.6 Lm-2 h-1。同时,可以通过纳米通道的数量来调整SIP-1D膜的分离性能,以适应特定的工业过程。(3)在前两项工作中发现,Cu2+与MPD生成的络合物具有制备NF膜的潜力。于是,将MPD与聚乙烯亚胺(PEI)共混后与Cu2+络合,生成PEI&MPD-Cu2+络合物,而后通过静电喷雾将其制备成NF膜。这种荷正电的络合物NF膜对MgCl2的截留率高达98%,这为探寻制备NF膜的新材料提供了新的方向。
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