层层自组装正渗透膜的制备及其水环境中抗生素类物质脱除研究

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针对正渗透技术存在严重的内浓差极化与反扩散问题,本文以水滑石荷电层板(EHT)为添加剂,采用层层自组装(LBL)技术,制备新型正渗透膜-聚阴阳离子聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)/聚砜膜-[PAH/PSS]n/EHT-PSF膜。分别以无机盐溶液和智能水凝胶作为汲取液构建正渗透体系,以土霉素为目标物,探究了[PAH/PSS]n/EHT-PSF复合膜对其脱除性能的影响及其规律,并进行了SEM表征和亲水接触角分析,考察了[PAH/PSS]n/EHT-PSF复合膜对土霉素的脱除性能及规律,主要开展了以下方面的研究:(1)研究了[PAH/PSS]n/EHT-PSF膜的组装时间,组装层数,聚电解质NaCl浓度,EHT添加量对脱盐性能的影响,并探究了膜性能的稳定性。结果表明:运用LBL技术制备[PAH/PSS]n/EHT-PSF正渗透复合膜,在组装时间20min,组装层数2层,聚电解质浓度1.2mg/mL,聚电解质NaCl浓度1mol/L,EHT添加量0.06wt.%,膜通量达到了44L/m2·h,相比于HTI公司制备的膜提高了2倍,其对0.01mol/L的NaCl(汲取液为1mol/LNaCl)的截留率达到了95%,相较于文献值提高了1.8倍,在此条件下制备出的复合膜其表面平整致密,支撑膜呈海绵状结构,其亲水接触角35°低于商品化的HTI商品膜的76°,显著提高了支撑膜的亲水性。(2)考察了[PAH/PSS]2/EHT-PSF正渗透膜对土霉素的脱除性能,研究了料液中抗生素浓度,汲取液中NaCl浓度,汲取液流量和料液流量对层层自组装正渗透膜脱除土霉素性能的影响。结果表明:在土霉素浓度20mg/L,汲取液NaCl浓度1mol/l,料液流量189.15mL/min,汲取液流量236.55m L/min,正渗透膜通量达到42L/m2·h,[PAH/PSS]2/EHT-PSF正渗透膜对土霉素的截留率达到了97%,较文献值提高了1.6倍。(3)以聚乙烯醇(PVA)和透明质酸(HAA)为原料制备的智能水凝胶作为汲取液,在[PSS/PAH]2/PSS-EHT膜构建层层自组装正渗透荷电杂化膜/智能微凝胶正渗透体系,考察了OTC浓度、实验温度、料液流量、水凝胶用量等对[PSS/PAH]2/PSS-EHT膜脱除OTC性能的影响。将水凝胶与NaCl溶液的FO性能进行比较,并考察了水凝胶的再生性能。结果表明:水凝胶用量80mg/cm2,温度20℃,蠕动泵189.15mL/min,土霉素浓度为50mg/L时,膜通量达到了10.7L/m2·h,截留率到了97%。水凝胶作为汲取液能够有效的消除溶质反向扩散现象。水凝胶再生性实验重复5次,每次持续5h,第5次使用时的水通量与第一次相比,损失小于1%,表明了智能水凝胶具有良好的可再生性。
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