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本文分别从纳滤膜的制膜工艺和制膜材料入手,试图通过添加剂和合成新的功能单体对复合纳滤膜的表层结构和荷电状况进行控制,进而影响到复合膜的分离性能。
尝试改变界面聚合反应的条件来完善纳滤膜的制备。这部分工作中,以常规的均苯三甲酰氯和间苯二氨做为活性单体的基础上,考察了液相中二甲基亚砜做为添加剂对复合膜结构与性能的影响。实验表明,液相中二甲基亚砜的加入可以显著地提高膜的透水能力,但是复合膜活性层的致密程度有所下降,脱盐率缓慢下降。膜表面亲水能力逐渐减弱,电荷密度降低。
尝试建立新型功能单体3-磺酰氯基-苯甲酰氯(CSBC)的制备工艺路线,并进行单体的初步表征。在此基础上,选用合成和现有的功能单体通过界面聚合法制得系列复合纳滤膜,测量复合膜的平衡吸水量和表面静态接触角。结果表明,随着CSBC 浓度的提高,膜材料的平衡吸水量逐渐上升,膜表面亲水性能逐渐得到改善。通过复合膜分离性能和截留性能实验发现,随着CSBC/TMC 比例的增大复合膜对单价盐的截留率逐渐下降,但对多价盐的截留呈先上升后下降的趋势。由全反射红外光谱ATR-FTIR 可以发现,这种新型复合膜既含有常规的酰胺(-CONH-)基功能团还存在磺酰胺(-SO2NH-)
基功能团。从平流式流动电位测试系统对膜表面荷电状况的分析可知,膜表面的电荷密度也随着CSBC 浓度的增大而逐渐提高。
另外,本文中着重对膜表面的动电现象进行考察和分析,进而获得有关膜的荷电状况、甚至是膜孔径变化的相关信息。在本文中采用经典的物理化学和电化学公式对纳滤膜特征参数(膜孔荷电量E C 和膜的结构因素lAk )进行了推导,并通过一些实验容易获得的参数(如透过式流动电位、膜面电阻率、纯水通量等)对推导出来的参数进行计算,同时考虑了Donnan 效应对膜孔内溶液电导率的综合影响,对Zeta 电位值进行修正。
这些参数可以有效地反映复合纳滤膜的荷电情况,对膜性能的预测具备一定的指导作用。