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芳香聚酰胺反渗透复合膜以其优越的分离性能被广泛应用于脱盐和水净化领域,而膜污染是目前制约芳香聚酰胺反渗透复合膜发展和应用的关键技术问题之一,通过表面改性来提高芳香聚酰胺反渗透复合膜的抗污染性能和清洗效果则是目前反渗透膜技术领域的研究热点之一。本文利用具有温度感知功能的聚(N-异丙基丙烯酰胺)类功能材料对芳香聚酰胺反渗透复合膜进行表面修饰,调节芳香聚酰胺反渗透复合膜的表面性质,以提高聚酰胺反渗透复合膜的抗污染性能和清洗效果。首先采用溶液自由基聚合制备了具有适合最低临界溶解温度(LCST)的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)与丙烯酰胺(Am)的共聚物,研究了功能材料自身的温度响应性能;然后采用溶液浸涂工艺将亲水性聚合物均匀涂覆于聚酰胺反渗透复合膜表面,研究了修饰工艺条件对改性复合膜表面微结构特性、温度响应特性的影响及酸碱处理对复合膜表面性质的影响规律;最后采用错流渗透实验,研究了改性工艺、进液温度和酸碱处理对改性膜分离性能的影响,并考察了改性膜的抗污染及清洗特性。得到以下结论:(1)通过改变共聚物组成,可调节温敏性共聚物P(NIPAm-co-Am)的最低临界溶解温度,其在水溶液、盐溶液和不同pH值溶液中的LCST值均随亲水组分丙烯酰胺(Am)质量分数的增加而线性提高。在盐溶液中,其LCST值相比在水溶液中有所降低;在强酸或强碱溶液中,其LCST较高;而在弱酸溶液中,其LCST值较低。(2)溶液浸涂工艺可将温敏性共聚物P(NIPAm-co-Am)成功涂覆在聚酰胺反渗透复合膜表面,随着改性聚合物溶液浓度的的增加,膜表面酰胺的含量明显增加,而表面O/N逐渐减小。表面涂层会使膜表面由相对疏松变得紧密,且涂层材料会在膜表面局部富集而导致表面形貌由峰-谷状形态转为节-结状形态。表面涂层可以增加膜表面的亲水性,在20-200 ppm的范围内,改性聚合物溶液浓度越高,膜表面亲水性越好;在相同溶液浓度下浸涂,聚合物中亲水组分Am的含量越高,改性膜表面亲水性越好。同时,表面涂覆温敏性共聚物P(NIPAm-co-Am)使膜表面具有温度响应特性,改性膜亲水性随着温度的升高而逐渐减小,且其发生亲-疏水转变的温度随改性共聚物中亲水组分Am含量的增加而增大;改性膜片经高于改性材料LCST的温度热处理再恢复至室温后,其表面亲水性与未经高温处理的改性膜片十分接近,改性膜表面具备可逆的温度响应性。(3)温敏性涂层材料基本不影响膜的脱盐率,而其对膜渗透性能的影响则取决于改性材料的亲水作用和渗透阻力增加效应。当涂层材料亲水作用低于渗透阻力增加效应时,改性膜的通量将低于未改性膜的通量;而当改性材料的亲水作用高于渗透阻力增加效应时,改性膜通量将大于未改性膜;在相同溶液浓度改性条件下,改性膜的通量随改性材料亲水性的提高而增大;对于相同改性材料,改性膜的通量随改性聚合物溶液浓度的增加而减小。(4)反渗透复合膜经温敏性材料修饰后,其渗透性能也具备温度响应性:当进料温度较低时,其亲水性较好,渗透通量值较未改性膜高,但随着进料温度的升高,改性层亲水性逐渐减小,疏水性逐渐增加,导致其渗透通量随温度的增幅明显低于未改性膜。(5)温敏性涂层材料对聚酰胺反渗透膜具有抗强酸水解的保护作用:未改性膜在强酸条件下会发生水解而导致表面化学结构组成有较大变化;而经温敏性材料涂层改性后的膜,在强酸溶液中浸泡后,表面仍然能够保持聚酰胺的化学结构组成,且其水解后的表面形貌较未改性膜表现得更为致密和不均匀;在不同pH值溶液中浸泡后,表面基团的离子化使膜表面亲水性提高。改性PA TFC膜分离不同pH值的料液时,改性层能有效缓解其在强酸环境中运行膜通量的下降趋势。(6)表面改性能有效提高膜对高浓度蛋白类物质(BSA)的抗污染性能和清洗效果,当分离含500 ppm NaCl和100 ppm BSA的料液时,经35h的运行后,改性膜的通量下降率比未改性膜低20%,而经清洗后,改性膜的通量恢复率比未改性膜高12%。同时,改性膜的抗污染性能及清洗效果与进液pH与离子强度有关,当溶液的pH值为BSA等电点附近时,膜污染程度最为剧烈,清洗后通量的恢复值较低,且改性膜的抗污染性提高效果最不显著;当溶液的离子浓度越低且pH值离BSA等电点越远时,膜污染程度越为缓和,清洗后通量的恢复值越高,改性膜的抗污染提高效果越显著。