【摘 要】
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界面聚合法制备的薄层复合纳滤膜在分离一价/二价无机盐混合溶液领域展现出广阔的应用前景。然而,现阶段常见纳滤膜表面大多荷负电性,因此这类膜对于一价/二价阳离子无机盐混合溶液的分离性能仍有待提高。在界面聚合制备纳滤膜过程中,通过调控水相单体哌嗪的浓度、引入添加剂和使用含季铵结构的新型水相单体等方法,可有效强化纳滤膜表面的荷正电性,从而提升所制纳滤膜对一价/二价阳离子无机盐混合溶液的分离性能。本文据此开
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界面聚合法制备的薄层复合纳滤膜在分离一价/二价无机盐混合溶液领域展现出广阔的应用前景。然而,现阶段常见纳滤膜表面大多荷负电性,因此这类膜对于一价/二价阳离子无机盐混合溶液的分离性能仍有待提高。在界面聚合制备纳滤膜过程中,通过调控水相单体哌嗪的浓度、引入添加剂和使用含季铵结构的新型水相单体等方法,可有效强化纳滤膜表面的荷正电性,从而提升所制纳滤膜对一价/二价阳离子无机盐混合溶液的分离性能。本文据此开展研究。使用哌嗪(PIP)与均苯三甲酰氯(TMC)分别作为水相与油相反应单体,引入十二烷基硫酸钠(SDS)作为水相添加剂,经界面聚合法制备了纳滤膜,系统研究了PIP浓度对所制膜选择透过性能的影响。结果表明,当PIP浓度由0.1wt%增大到1.0 wt%时,所制膜对NaCl、MgCl2、Na2SO4和Mg SO4单盐溶液的渗透系数平均值由13.1 L·m-2·h-1·bar-1减小至4.3 L·m-2·h-1·bar-1;当PIP浓度由0.1wt%增大至0.25 wt%时,所制膜NaCl/MgCl2单盐选择性由2.4大幅提高至14.7,Na2SO4/Mg SO4单盐选择性由3.0提高至5.3;当PIP浓度由0.25 wt%增大至1.0wt%时,所制膜NaCl/MgCl2单盐选择性保持在13.5以上。固定水相中PIP、SDS和Na OH浓度条件下,引入油相共溶剂EtAc,经界面聚合法制备了聚酰胺薄层复合纳滤膜,系统研究了EtAc浓度对所制纳滤膜选择透过性能的影响。EtAc浓度为1.0 wt%时所制纳滤膜渗透性最优,相较未添加EtAc所制纳滤膜(EtAc0纳滤膜),渗透系数提升了40.5%。EtAc浓度为2.0 wt%时所制纳滤膜选择性最优,纳滤膜NaCl/MgCl2单盐选择性达12.1±0.6,Na2SO4/Mg SO4单盐选择性达6.8±0.2。使用含季铵结构的1,3-二(4-羟基苯基)-咪唑鎓氯化物(IOH-Cl)与PIP作为水相共单体,TMC作为油相单体,SDS作为水相添加剂,EtAc作为油相共溶剂,经界面聚合制备IOH-Cl纳滤膜。使用水相添加剂双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(Li TFSI)增大IOH-Cl在油相中的溶解度,固定Li TFSI浓度为1.0 wt%并制备了IOH-TFSI纳滤膜。结果表明,调控水相单体IOH-Cl浓度可提高所制膜一价/二价阳离子无机盐选择性,最优条件下所制纳滤膜(IOH-Cl-0.2纳滤膜)的NaCl/MgCl2单盐选择性达18.7±0.4。引入水相添加剂Li TFSI大幅提升了所制纳滤膜渗透性能,同时,所制膜保持较高一价/二价阳离子无机盐选择性,最优条件下所制纳滤膜(IOH-TFSI-0.2纳滤膜)渗透系数相较未添加Li TFSI条件下制备的纳滤膜(IOH-Cl-0.2纳滤膜)提升了85.7%,同时,纳滤膜NaCl/MgCl2单盐选择性仍达15.4±0.2。
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