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作为当代新型高效分离技术,纳滤膜以其独特的性能特征成为膜分离领域的研究热点,并得到了广泛的应用。LbL技术可以较方便的实现分子尺寸范围内的结构控制,已成为构筑具有独特性能多层超薄膜的一种重要方法,应用于复合纳滤膜超薄分离层的可控制备优势明显。
本文利用LbL技术在微孔基膜上组装了聚电解质多层膜,将之用作复合纳滤膜的超薄脱盐层,从而制得聚电解质复合纳滤膜。通过系统实验,研究了多层膜超薄分离层在基膜上的生长规律和结构性质特征,各组装条件对多层膜结构和性能的影响,以及聚电解质复合纳滤膜的性能特点。
在聚砜和聚醚砜微孔基膜上组装了聚电解质多层膜,讨论了组装条件对多层膜结构和性能的影响。研究表明,多层膜的截留性能随其双层数的增加而增加,而通量随双层数的增加而降低,并在达到一定双层数后趋于稳定。聚电解质多层膜中对离子起截留作用的主要是其表面层。聚电解质种类,溶液支持电解质浓度,组装时间,基膜种类等因素对多层膜性能的影响较大;支持电解质种类、聚电解质浓度对多层膜的性能没有显著的影响。
通过衰减全反射红外光谱研究,表明PSS可以在PES基膜上有效吸附,形成PSS初生层。PSS/PDADMAC体系和PSS/PAH体系聚电解质多层膜在PES基膜上呈现均匀的线性生长方式。通过表征多层膜表面形貌,发现聚电解质多层膜均能将基膜完整覆盖;不同类型的多层膜表面形貌有着显著差别,并影响其截留性能。
从多方面研究了聚电解质复合纳滤膜的性能特征。研究表明,不同类型的多层膜因自身结构性质的不同,截留性能存在显著差异;同种多层膜对不同盐溶液的截留率也不相同,呈现出选择性。研究了测试液盐浓度,操作压力,装置流量,测试时间等操作条件对多层膜截留率的影响,总结了聚电解质复合纳滤膜的性能特点。
所制得的各类聚电解质复合纳滤膜性能稳定性较好,对1000mg/L的MgSO<,4>、MgCl<,2>、Na<,2>SO<,4>、NaCl、CaCl<,2>溶液的截留率分别为42~91%、11~86%、54~95%、12~33%、17~65%,相应的通量为0.42~1.15、0.43~1.03、0.39~0.65、0.40~0.96和0.41~0.95 m<3>.m<-2>day<-1>。初步探讨了几种聚电解质多层膜的后处理与改性方法,并考察了这些处理过程对聚电解质多层膜性能的影响。如将[PSS/PDADMAC]<,5>PSS膜在60℃温度下进行热处理后,其对1000mg/L的MgSO<,4>溶液的截留率增加到94.6%。使用PAA对多层膜进行表面改性,可有效地改善膜表面亲水性能。