中空纤维复合纳滤膜的制备及应用

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纳滤膜具有独特的分离性能:可选择性分离二价盐和一价盐且对分子量在200-1000 Da的中性有机溶质具有较高的截留率,因而在硬水软化、农药废水浓缩、染料废水脱色等方面具有重要的应用价值。商业纳滤膜主要是平板膜,通常以界面聚合法制备,过程复杂,渗透通量相对较低。本文主要是研究中空纤维复合纳滤膜的制备及应用。先通过涂层法制备低压力、高通量的中空纤维复合纳滤膜,然后考察它的应用情况,包括对草甘膦的浓缩分离和膜的长期稳定性研究。本文最后还研究了乙烯-乙烯醇共聚物(EVAL)膜的制备及表征。  先以磺化聚醚醚酮(SPEEK)为内涂层制备中空纤维复合纳滤膜,考察不同操作条件下它对草甘膦废水的浓缩和去除情况。结果表明:随跨膜压力的增加,草甘膦的截留率和水通量均增加,当进料浓度为500 mg/L,pH为11.0,跨膜压力为8 bar时,纳滤膜对草甘膦的截留率可达100%,水通量为97.5 L/m2·h;增加进料浓度和离子强度,截留率和通量均减小,且当NaCl浓度增加到5000 mg/L时,在5 bar压力下,该膜对草甘膦的截留率保持在90.0%左右,水通量为60.1L/m2·h;而pH由3.0升至11.0时,截留率增加,通量几乎不变。当把该膜材料用于浓缩含高浓度NaCl的草甘膦母液时,发现在5 bar压力和pH=11.0下,纳滤膜对NaCl的截留率低于20%,对草甘膦的截留率可达91.0%。这说明该复合纳滤膜可以把草甘膦与NaCl有效分离开来,为草甘膦的回收利用提供了研究基础。  考察了制备参数(SPEEK涂层溶液浓度、后处理温度、涂层时间和涂层溶液组成)对纳滤过程稳定性的影响,结果显示当改变涂层溶液组成,即将SPEEK甲醇溶液和PVA水溶液等体积共混,涂层后再与戊二醛反应,可制备性能较稳定的交联纳滤膜。该膜连续操作85天后,在7 bar压力下,对1000 mg/LNa2SO4的截留率仅增加0.5%,渗透通量下降幅度很小。这可能是PVA、GA和SPEEK形成的互穿聚合物网络(IPN)结构,降低了功能层的溶胀,提高了其机械性能和稳定性,该法为中空纤维纳滤膜的长期稳定性奠定了基础。  乙烯-乙烯醇共聚物(EVAL)是一种新型的亲水性膜材料,它的分上含有一定比例的羟基使膜具有一定的亲水性,而乙烯醇单元又为其提供了一定的机械强度。本文采用浸没沉淀相转化法,制备EVAL多孔膜,优化了制膜工艺条件,并对影响膜结构与性能的一些因素(如溶剂、添加剂、高分子浓度、刮膜底物和凝胶浴温度等)进行了研究。结果表明,该膜为亲水、疏松的多孔结构,纯水渗透通量可达17604 L/m2·h·bar,很适合改性成亲和膜色谱。
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