【摘 要】
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纳滤膜分离技术具有高效节能,操作简易等优点,在水处理、离子分离等领域有重要的应用前景。膜材料是影响膜分离性能的关键因素。多元酰氯与多元胺的界面聚合是制备聚酰胺纳滤膜最常采用的方法。然而,聚酰胺纳滤膜的制膜单体多为弱电解质,其电荷可调性、亲水性有待提高,膜的截留率与水渗透率之间存在此消彼长,互相制约的博弈。本文设计季铵盐强电解质分子,对聚酰胺纳滤膜进行表面改性,获得了优异的有机物脱盐和镁锂分离性能。
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纳滤膜分离技术具有高效节能,操作简易等优点,在水处理、离子分离等领域有重要的应用前景。膜材料是影响膜分离性能的关键因素。多元酰氯与多元胺的界面聚合是制备聚酰胺纳滤膜最常采用的方法。然而,聚酰胺纳滤膜的制膜单体多为弱电解质,其电荷可调性、亲水性有待提高,膜的截留率与水渗透率之间存在此消彼长,互相制约的博弈。本文设计季铵盐强电解质分子,对聚酰胺纳滤膜进行表面改性,获得了优异的有机物脱盐和镁锂分离性能。首先通过哌嗪（PIP）与均苯三甲酰氯（TMC）界面聚合制备薄层复合纳滤膜（PIP-TMC）。再以含氨基的离子液体（1-氨乙基-3-甲基咪唑溴盐,AMIB）改性PIP-TMC膜,制备得到PIP-TMC-AMIB膜。红外和XPS表征说明AMIB分子与PIP-TMC膜表面的酰氯基团发生了酰胺化反应,接枝于纳滤膜表面。经过AMIB季铵盐改性,纳滤膜的水接触角从58.3°降至43.0°,亲水性提高。膜改性前后的截留分子量分别为280 Da和442 Da,膜的平均孔径由改性前的0.49 nm增大到改性后的0.68 nm。PIP-TMC-AMIB膜在0.6 MPa操作压力下对Na2SO4的盐截留率和渗透通量分别为95±1%和135±5 L m-2h-1,其中渗透通量是未改性PIP-TMC膜的4倍左右。改性膜可以有效截留50 ppm环丙沙星、四环素等抗生素（>90%）,快速分离抗生素/氯化钠混合物,实现抗生素脱盐。此外,改性膜可杀灭99%的大肠杆菌菌落,表现出良好的抗菌性能。经过AMIB改性的PIP-TMC纳滤膜荷负电,对阳离子的截留率不高。为了提高纳滤膜的正电性,首先通过聚乙烯亚胺（PEI）与TMC界面聚合制备纳滤膜（PEI-TMC）。再合成有更高正电荷密度的单体N,N’-（2-氨乙基）-四甲基乙二胺溴盐（BATB）。进一步通过氨基-酰氯间的酰胺化反应将BATB分子接枝于PEI-TMC表面,制备了改性膜（PEI-TMC-BATB）,其表面粗糙度从5.1 nm增加到7.3nm,表面能从30.7 m J/m~2上升至38.9 m J/m~2。PEI-TMC-BATB膜在0.6 MPa下对Mg Cl2的截留率和渗透通量分别为93%和115 L m-2 h-1,其渗透通量是未改性PEI-TMC膜的3.5倍左右,兼具有优异的操作稳定性（86 h）。改性膜对不同质量比的镁锂混合料液进行分离测试,镁锂分离因子保持在9左右,膜的水渗透通量为108 L m-2 h-1,可以实现镁锂混合物的高效分离。
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