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本文将PVA、哌嗪和对苯二甲酰氯在聚醚砜(截留分子量为10万)超滤膜表面上进行界面聚合,制备聚哌嗪酰胺复合超滤膜。探讨了有机溶剂的种类,添加的酸吸收剂和表面活性剂的作用,不同反应物浓度和反应时间对改性膜的性能影响。研究结果表明,在环境温度25℃下,PVA含量0.25%,哌嗪含量0.15%,对苯二甲酰氯含量0.36%,碳酸钠含量0.2%以及十二烷基硫酸钠含量0.8%时,所制得的膜的性能较好。其截留分子量为4万,纯水通量为280L/(m<2>·h);红外光谱结果表明PVA在长时间的过滤后,会因漂洗而部分流失;用PVP代替PVA进行实验,得到的膜的性能差别不大,说明用上述方法制备的聚哌嗪酰胺复合超滤膜,PVA以致孔剂的作用为主。这是因为胺基与酰氯反应速度远远大于与羟基的反应速度。
为了使PVA介入反应,起到永久亲水的改性作用,将PVA与2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)在聚醚砜超滤膜表面上进行界面聚合交联反应,形成网状结构。研究结果发现在环境温度15℃下,较好的复合膜制备条件为:氢氧化钠浓度为0.2~0.4%(wt),十二烷基硫酸钠浓度为0.8~1.0%(wt),PVA与TDI的含量分别为0.5~2%、0.08~0.5%,反应时间为60~120s。复合膜的截留分子量为1万,纯水通量为220L/(m<2>·h);耐污染性能与清洗性能都优于基膜。红外光谱结果证明PVA存在于复合膜中,长时间过滤也不会流失。
将基膜、聚哌嗪酰胺复合超滤膜和PVA-亚胺酯复合超滤膜进行耐油污染及清洗实验。结果发现三者的除油率分别为78%、90%和94%,衰减系数分别为46.8%(4小时)、2.2%(12小时)与1.9%(12小时);在长时间含油废水耐污染实验中,稳定含油废水通量分别为27.0L/(m<2>·h)、32.6L/(m<2>·h)和38.0L/(m<2>·h);说明PVA-亚胺酯复合超滤膜较基膜、聚哌嗪酰胺复合超滤膜有更好的耐油污染性能;并且PVA-亚胺酯复合超滤膜的清洗性能也优于基膜和聚哌嗪酰胺复合超滤膜;通过阻力分析发现,过滤过程中的阻力主要阻力为复合膜的主要阻力。采用恒通量操作和表面活性剂预处理能获得较高的膜通量。