论文部分内容阅读
随着经济的发展，水环境重金属污染问题日益严重，不仅造成重大经济损失，而且还严重威胁着人们的健康生存，因此，寻找绿色环保、经济有效的治理方法迫在眉睫。采用纳滤膜分离技术处理重金属废水，设备简单，不易造成二次污染，在水污染治理中具有重要意义；聚电解质层层自组装(LbL)技术作为一种操作方便简易的多层复合膜制备技术，已广泛应用于分离膜的制备领域。本论文首先采用静态聚电解质层层自组装(LbL)技术，以表面水解改性的聚丙烯腈(PAN)超滤膜为基膜，交替沉积聚阳离子电解质聚乙烯亚胺(PEI)和聚阴离子电解质聚苯乙烯磺酸钠(PSS)制备PEI/PSS聚电解质复合纳滤膜；对制备的PEI/PSS聚电解质复合纳滤膜Zeta电位、SEM、FTIR和组装过程中复合膜的单位面积质量变化等进行分析表征，结果表明，PEI和PSS聚电解质在基膜表面成功地进行了交替自组装；当组装层数为4.5层时，复合纳滤膜表面荷正电且光滑致密，活性分离层较薄，并且对Ni2+和Cd2+分离效果最佳，截留率分别为95.66%和95%，通量分别为22.19和25.02L/(m2·MPa·h)；不同金属离子的截留率由大到小依次为CuSO4＞ZnSO4＞NiCl2＞CdCl2；对溶液中重金属离子显示了较好的分离效果。采用LbL技术制备得到的PEI/PSS聚电解质复合纳滤膜，由于其层间的静电力是一种相对弱作用力，分离稳定性试验发现该膜对氯化镍溶液体系的分离稳定性相对较差。为了改善PEI/PSS聚电解质复合纳滤膜的性能，论文通过交联改性的方法制备了交联改性PEI/PSS聚电解质复合纳滤膜；考察了不同交联剂种类、不同交联剂用量等对交联改性PEI/PSS聚电解质复合纳滤膜性能的影响，并对交联前后PEI/PSS聚电解质复合纳滤膜对氯化镍溶液体系的分离稳定性进行了比较。结果表明，选用5%戊二醛-0.5%硫酸交联改性PEI/PSS复合纳滤膜的分离效果最佳，对500mg/LNiCl2溶液中的Ni2+进行分离，其截留率为98.88%，通量为22.93L/(m2·MPa·h)；交联改性的(PEI/PSS)4.5聚电解质复合膜分离稳定性较未改性的(PEI/PSS)4.5复合纳滤膜要好。无机-有机复合膜不仅分离通量和截留率呈现正相关的规律，而且也能提高复合膜的稳定性；论文利用LbL与仿生合成相结合的方法，制备了具有生功能性、结构可控、分离层薄、稳定性好且表面荷正电的聚电解质/仿生碳酸钙复合纳滤膜；考察了不同矿化方式和矿化时间制备的聚电解质/仿生碳酸钙复合纳滤膜对溶液中金属离子分离性能的影响。研究表明，气相扩散法矿化时间为48h制备的复合纳滤膜对500mg/mL溶液中的Ni2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+、Mg2+、Ca2+分离效果最佳，截留率分别为99.31%、100%、99.60%、100%、98.93%和98.70%，通量分别为42.38、38.53、50.39、45.34、32.75和46.79L/(m2·MPa·h)；气相扩散法制备的聚电解质/仿生碳酸钙复合纳滤膜较改性前后的(PEI/PSS)4.5复合纳滤膜分离稳定性好。