论文部分内容阅读
层层自组装纳滤膜通常是通过阴阳离子聚电解质的静电作用制备的，所制备纳滤膜多为5个双层以上，制备过程较烦琐。同时，由于以静电力结合的阴阳离子聚电解质在水中存在一定程度的解离和溶胀，因而不稳定。增强膜稳定性是自组装纳滤制备的一个重要研究方向。本文利用层层自组装技术，通过静电组装与化学交联相结合制备出了共价自组装纳滤膜。首先在多孔超滤基膜上通过静电结合力交替组装聚乙烯亚胺（PEI）和聚丙烯酸（PAA），组装了一个双层后，将此聚合物膜浸入戊二醛(GA)中，使PEI中的伯胺与GA中的醛基发生脱水缩合反应，生成希夫碱；同时，PEI中的仲胺与戊二醛中的醛基发生亲核反应，形成仲醇。重复上述操作，制备了双层共价交联膜。利用原子力显微镜（AFM），扫描电镜（SEM），红外全反射(ATR-FTIR)等方式对多层膜进行表征，并考察了膜的分离性能、稳定性能以及抑菌性能。首先研究了组装膜过程中各因素对膜性能的影响，研究表明：0.4%PEI(含0.5M NaCl)和0.25%PAA静电沉积15min后，放1%GA中交联1个小时，所制备的(PEI/PAA/GA)2在1.0MPa对Na2SO4的截留率达到98.13%，通量为12.64L m-2h-1；对NaCl的截留率达到82.89%，通量为16.78L m-2h-1。而PEI和PAA通过静电作用自组装制备的纳滤膜(PEI/PAA)5在比共价自组装膜多3个双层的情况下，对Na2SO4的截留率为91.74%，通量为18.24L m-2h-1；对NaCl的截留率为29.78%，通量为26.47L m-2h-1。化学交联大大缩短了制膜步骤，减少了膜的双层数，同时制备的膜具有很好的分离性能。SEM表示自组装共价双层膜表面孔已经基本上被覆盖，且膜表面比较均匀；AFM显示膜的粗糙度随双层数的增加而增大。但通过GA交联后，其粗糙度较交联前减小，有利于膜的抗污染性。其次研究了双层共价交联膜的各种性能，考察了操作压力、操作温度、料液pH值操作条件对所制备的复合纳滤膜膜分离性能的影响，共价交联膜对有机溶剂的耐受程度、膜的抑菌性能，同时对比考察了膜的稳定性，及软化海水的能力。研究结果表明：压力、温度和pH对膜的性能有一定的影响，但是影响不太明显。膜对有机溶剂有很好的耐受性。膜的抑菌性达到75.92%。与静电自组装纳滤膜(PEI/PAA)5相比，共价交联膜的长期稳定性较优。与商品DL膜相比，(PEI/PAA/GA)2对海水中一价离子的去除率高于DL膜，通量低于DL膜。