多组分有机相功能单体制备反渗透复合膜

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反渗透复合膜的性能主要由其表面的活性分离层决定。目前,商品化的反渗透复合膜的活性分离层仍以均苯三甲酰氯作为有机相功能单体,间苯二胺为水相功能单体,通过界面聚合法制备得到的超薄聚酰胺层。界面聚合时,有机相功能单体的组成直接影响着相应反渗透复合膜的性能。本论文着眼于多组分有机相功能单体组成的变化,通过界面聚合法制备得到多种反渗透复合膜材料,并系统的研究了多种复合膜的微观结构与膜表面形貌的联系,及其对膜分离性能的影响。  (1)以2,2,4,4-联苯四甲酰氯(BTEC)和均苯三甲酰氯(TMC)为有机相功能单体,与间苯二胺(MPD)通过界面缩聚反应制备了一系列反渗透复合膜。系统研究了BTEC的加入对复合膜活性分离层表面化学组成、表面形貌、亲水性及分离性能的影响。结果表明:BTEC的加入,所制得的反渗透复合膜亲水性降低,表面趋于平滑,水通量略有降低,但脱盐率则有较大提高(由99.4%提高至99.6%)。  (2)以正己烷和甲苯的混合溶剂作为有机相溶剂,均苯三甲酰氯(TMC)和哌嗪(PIP)作为有机相和水相活性单体,采用界面聚合的方法在聚丙烯腈(PAN)超滤膜上制备得到一系列聚哌嗪酰胺纳滤复合膜。系统研究了不同正己烷与甲苯配比制备得到的纳滤复合膜活性分离层的表面化学组成、表面流动电位、平均孔径及表面形貌的变化规律,并解释了这些因素对纳滤复合膜分离性能的影响机理。结果表明:随着有机相溶剂中正己烷相对含量的增加,使得水相与有机相溶剂间界面张力增加,所制荷电纳滤复合膜活性分离层表面流动电位逐渐向负电转变,孔径逐渐变小,同时纳滤复合膜表面粗糙程度增加。复合膜表面粗糙度的增加使纳滤复合膜的透过性得到提高。电荷性质的转变点出现在正己烷相对含量为80%~85%,即当有机相溶剂中正己烷相对含量为0%~80%时制备的纳滤复合膜表现为荷正电,而当正己烷相对含量为85%~100%时,相应的纳滤复合膜则表现为荷负电的。  (3)以均苯三甲酰氯(TMC)和间苯二甲酰氯(IPDC)为有机相功能单体,制备得到一系列聚酰胺反渗透复合膜。研究了IPDC的加入对复合膜分离性能及表面形貌的影响。结果表明,IPDC的少量加入,可使相应反渗透复合膜表面粗糙度增加。当IPDC相对含量为25%时,复合膜性能达到最优(水通量为50.3 L·m-2·h-1,脱盐率99.7%)。另外,通过对膜片的压密系数测试,证明该膜片拥有较好的耐压稳定性。最终卷制得到1812型膜元件,膜元件产水流量为13.2 L/h,稳定脱盐率为98.5%。
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