有机溶剂体系中应用的聚乙烯亚胺纳滤膜的制备和改性

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近几年,耐溶剂纳滤膜(Solvent Resistant Nanofiltration,SRNF)由于其操作压力低、通量高、耗费成本低等优点得到了很多关注;但因很多耐溶剂复合纳滤膜在有机溶剂体系中常发生膜的溶胀、降解,所以只能在水相中应用,因此制备性能优良的耐溶剂纳滤膜势在必行。界面聚合法制备的复合膜以其通量大、易制备、成本低等优点一直备受人们的青睐。本实验通过界面聚合的方法,以耐溶剂性能和耐温度性能良好的聚丙烯(PP)微滤膜作为支撑层,以聚乙烯亚胺(PEI)为水相单体,六种不同的二酰氯为有机相单体,制备超薄复合膜。其中六种二酰氯包括三种芳香族的二酰氯和三种脂肪族的二酰氯,实验考察了所制备复合膜的耐溶剂性能和耐温度的性能。此外,为了进一步提高合成纳滤膜的性能,研究了五种芳香酚类添加剂对膜的改性,并对膜性能进行了考察。另外还研究了其他常用添加剂(三类十一种)对膜性能的影响,并将它们和酚类添加剂改性的膜进行对比。界面聚合的参数优化的结果是:PEI:2.0wt%、间苯二甲酰氯(IPC):2.0wt%、十二烷基硫酸钠(SDS):0.5wt%;聚合的温度为:110℃、聚合时间:20min。其中,IPC和PEI合成的纳滤膜的耐溶剂和耐温度综合性能是最好的。通过芳香酚类添加剂和其他常用添加剂对膜进行改性,膜的性能都有所提高。在以芳香酚类为添加剂的实验中,当间苯二酚浓度为0.6wt%时,改性的膜溶剂通量从2.8L·m-2·h-1增加到了12.8L·m-2·h-1,与此同时,膜对FCF的截留率(R>90%)几乎没有降低,因此,间苯二酚是最好的添加剂。通过膜性能评价实验,结果显示,间苯二酚中的酚羟基可能和PEI形成了氢键,增加了PEI和IPC的反应儿率,并且提高了膜表面的亲水性。此外,我们还对所有的改性膜做了抗污染性能研究的实验,结果显示间苯二酚改性膜的通量衰减率明显降低,进而证明膜的抗污染性能大幅提高,是所有改性膜中抗污性能最好的膜。
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