论文部分内容阅读
薄层复合反渗透膜（TFC-RO）由于具有优异的选择透过性（高脱盐率和渗透通量）,被广泛应用于海水淡化及苦咸水处理等领域,其市场占有率可达总体反渗透膜元件的90%。然而TFC-RO膜在使用过程中还具有容易污染、操作压力高等缺点,从而增加了反渗透膜的运行成本、缩短了其使用寿命。本文采用环境友好的离子液体对现有的TFC-RO进行改性,旨在保持反渗透膜具有较高截留率的前提下,增加其渗透通量。从而降低反渗透系统的操作压力及系统运行能耗。首先,采用N-甲基咪唑和磷酸三甲酯在150℃下缩合聚合,合成离子液体1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐[MMIM][DMP],并采用核磁氢谱1H NMR对合成的离子液体进行表征。1H NMR谱图分析结果表明合成物的氢谱与目标产物[MMIM][DMP]谱图吻合,证明了成功合成了离子液体[MMIM][DMP]。其次,采用合成的离子液体[MMIM][DMP]对DOW低压反渗透膜（BW30LE）进行改性,探讨了活化温度、浸入时间和[MMIM][DMP]浓度对反渗透膜结构与性能的影响。膜的表面性质和微观形貌分析结果表明:与原始的RO相比,经过[MMIM][DMP]改性的RO膜表面变得更加疏松,聚酰胺分离层厚度降低,表面粗糙度下降,表面亲水性上升;确定了对RO膜的最优改性条件为活化温度110℃,离子液体[MMIM][DMP]浓度100 wt.%,浸入时间4 min;在此条件下改性RO膜的渗透通量比原始RO膜提高了62%,而截留率仅下降了2.6%,且改性RO膜具有更佳的亲水性和耐污性,在48 h连续运行中能维持稳定的通量(约34 L·m-2·h-1)和较高的脱盐率（93%）。最后,分别采用原始TFC-RO膜和在最优条件下改性的TFC-RO膜构建了两套相同单极RO膜系统,在相同进水量和回收率的情况下,改性RO膜系统在压力为0.6MPa下运行通量可达33.7 L·m-2·h-1,而原始RO膜需要1.0MPa的压力才能达到同样的通量。经过系统计算,改性RO膜的系统运行能耗仅为原始RO膜系统40-50%。