论文部分内容阅读
染料/无机盐选择性分离一直是含盐染料生产和废水处理中亟需解决的难题。发展荷正电致密超滤膜或疏松纳滤为染料/无机盐的高效选择性分离提供了有效途径。本文提出以具有荷正电性的季铵化聚砜（QAPSf）与聚醚砜（PES）共混,采用非溶剂致相分离法（NIPS）通过聚合物共混比调控制备出PES/QAPSf荷正电超滤膜,实现染料/盐选择性的分离。以聚砜（PSf）为原料,三甲基氯硅烷（TMCS）与三甲胺（TMA）水溶液为氯甲基化试剂与季铵化试剂,通过氯甲基化和季铵化两步亲核取代反应制备QAPSf。借助H-NMR、FT-IR、TG、Raman光谱等现代分析手段对QAPSf结构和性能进行了表征。结果表明,通过聚砜在氯甲基化时的反应时间控制可以成功合成出取代度20%-96%的QAPSf。以QAPSf和PES为原料、N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）为溶剂、Li Cl为添加剂通过共混配置铸膜液（固含量28%）,以H2O为凝固浴,采用NIPS法制备了PES/QAPSf共混超滤膜,测试其染料/盐的分离性能。结果显示,取代度46%QAPSf与PES共混配置的铸膜液为完全相容体系。随着铸膜液中QAPSf含量的增加,所制备的共混膜断面逐渐由蜂窝状孔变为指状孔,膜表面Zeta电位由-42.2 m V（PES:QAPSf=100:0）转变为+1.83 m V（PES:QAPSf=30:70）。当PES与QAPSf共混比为30:70时,其纯水渗透率为173.6 LMH bar-1,对荷正电染料阿利新蓝（AB 8GX）和碱性蓝24（BB24）截留率分别为99.6%和91.6%,对荷负电染料刚果红（CR）和甲基蓝（MB）截留率为99.1%和87.8%。与此同时,对Na2SO4、Mg SO4、Mg Cl2、Na Cl四种无机盐的截留都在10%以下。这表明该膜对荷正电染料截留率明显高于荷负电染料。特别是,在p H 2-12和盐浓度2-10g L-1以及30h连续运行条件下,其对染料/盐混合体系均具有良好的分离性能。通过采用高取代度QAPSf以及铸膜液体系中添加PVP（K30）分别调控PES/QAPSf超滤膜荷电性和形貌结构。结果表明当QAPSf取代度为70%、PES:QAPSf=30:70时,膜表面Zeta电位提升至+5.86 m V;其纯水渗透率为154.28LMH bar-1,对AB 8GX、BB24、CR和MB截留率分别为99.9%、88.4%、99.2%、85.2%,对无机盐的截留率均≤7%。当铸膜液中PVP含量为21%时,所制备共混膜（固含量30%,QAPSf取代度46%）断面转变为海绵体结构,断裂强度高达6.5 MPa,其纯水渗透率为29.2 LMH bar-1,对AB 8GX、BB24、CR和MB的截留率分别为99.5%、91.6%、99.9%、99.8%,对无机盐的截留率均≤9%。