【摘 要】
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染料废水的处理是当今废水处理中的重难点,常规处理方法难以达到理想效果。纳滤膜分离技术近年来在染料废水处理引起了广泛的关注。染料废水中高浓度的盐不仅对染料废水的深度处理造成困难,也会对染料的回收再利用造成不利影响。因此,脱去染料废水中的盐分对于染料废水的处理是十分必要的。β-CD作为一种中空的截锥状物,其分子大小约为1～2 nm,β-CD的中空型结构对在膜表面形成水通道有着显著的作用,且β-CD富含
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染料废水的处理是当今废水处理中的重难点,常规处理方法难以达到理想效果。纳滤膜分离技术近年来在染料废水处理引起了广泛的关注。染料废水中高浓度的盐不仅对染料废水的深度处理造成困难,也会对染料的回收再利用造成不利影响。因此,脱去染料废水中的盐分对于染料废水的处理是十分必要的。β-CD作为一种中空的截锥状物,其分子大小约为1～2 nm,β-CD的中空型结构对在膜表面形成水通道有着显著的作用,且β-CD富含羟基,易于与TMC反应生成聚酯类选择层。生成的聚酯类选择层相较于聚酰胺选择层更加疏松,对改善聚酰胺类纳滤膜的通量有着显著的作用。同时,多酚类物质与胺类物质在基膜表面可以共沉积生成具有粘附性的蒽醌类物质,起到牢固选择层的作用,单宁酸（TA）具有比多巴胺（DA）更廉价的特性。因此,选用多巴胺（DA）/单宁酸（TA）两种物质作为选择层的粘合剂。论文以聚偏氟乙烯（PVDF）超滤膜为基膜,采用多巴胺（DA）/单宁酸（TA）和聚乙烯亚胺（PEI）以及β-环糊精（β-CD）在PVDF膜表面共沉积后与交联剂均苯三甲酰氯（TMC）进行界面聚合得到聚酰胺/聚酯类选择层的PVDF复合纳滤膜。考察了β-CD的浓度对聚酰胺/聚酯类选择层复合纳滤膜结构与性能的影响。通过ATR-FTIR、AFM、SEM、水接触角及过滤实验,对聚酰胺/聚酯类选择层的化学结构、微观结构、表面粗糙度、亲水性及过滤性能进行表征,并研究了制备出的不同条件的聚酰胺/聚酯类选择层复合纳滤膜在过滤模拟染料废水时的过滤效果和长时间运行稳定性。通过研究得到了以下结论:（1）以β-CD、DA和PEI为共沉积体系制备的PA/PET/PDA/PVDF复合疏松纳滤膜,随着β-CD的浓度增大,膜表面粗糙度先减小后增大、纯水通量增大、PEG800截留率减小;这是因为β-CD具有的中空结构大大增强了PA/PET/PDA/PVDF复合疏松纳滤膜的亲水性,而且由于聚酯的大量存在,使得选择层松散。β-CD的浓度为1g/L时,膜的性能达到最好,纯水通量达到最大为12.41 L/（m2·h）,对PEG800的截留率为93.8%。（2）以β-CD、TA和PEI为共沉积体系制备的PA/PET/TA/PVDF复合疏松纳滤膜,随着β-CD的浓度增大,膜表面粗糙度增大、纯水通量增大、PEG800截留率减小;原因是TMC与β-CD交联产生的疏松聚酯层使得选择层变得疏松,改善了聚酰胺选择层的通量。β-CD浓度为2g/L时,膜的性能达到最好,纯水通量达到最大为9.22 L/（m2·h）,对PEG800的截留率为90.1%。TA体系与DA体系相比,膜的通量相对较低,对PEG800的截留率相对较高,这是由于TA的分子量比DA大很多,分子中的酚羟基较多,形成的选择层较为致密,表面也较为光滑。（3）PA/PET/PDA/PVDF复合疏松纳滤膜对RB5模拟染料废水进行处理时,随着β-CD的浓度增大,染料溶液通量呈现上升趋势,对RB5染料的截留率呈现下降的趋势,染料和盐的分离因子减小。当β-CD的浓度1g/L时,PA/PET/PDA/PVDF复合疏松纳滤膜过滤染料废水的性能达到最佳,染料废水通量为11.48 L/（m2·h）,染料截留率为96.4%,盐截留率为2.9%,染料与盐的分离因子为33.2,同时处理效果和运行稳定性维持较好。PA/PET/TA/PVDF复合疏松纳滤膜对模拟RB5染料废水进行处理时,随着β-CD的浓度增大,染料溶液通量增加,对RB5染料的截留率下降,染料和盐的分离因子减少。当β-CD的浓度为2g/L时,复合纳滤膜过滤染料废水的性能达到最佳,染料废水的通量为8.19 L/（m2·h）,染料截留率为91.5%,盐截留率为2.9%,染料与盐的分离因子为31.5,同时还可以保持良好的处理效果和运行稳定性。PA/PET/PDA/PVDF复合疏松纳滤膜与PA/PET/TA/PVDF复合疏松纳滤膜相比通量较高,原因是多巴胺的分子量较小,在此基础上与PEI形成的粘附层具有较大的空隙,且表面选择层更加疏松多孔,相比于TA形成的较为光滑的选择层通量较高。TA的分子量比DA大很多,分子中的酚羟基较多,形成的选择层较为致密,表面也较为光滑,通量也较低。
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