论文部分内容阅读
纳滤现在已经广泛应用于食品、水处理、化工等行业,而如何提高纳滤膜的渗透和分离性能也已成为研究热点之一。本文采用相转化法制备了聚醚砜(PES)-磺化聚醚砜酮(SPPESK)平板和中空纤维纳滤膜,表征了膜结构和性能(膜通量、截留率、接触角、拉伸性能、孔径分布、SEM等)。具体结果如下:首先,采用滴定的方法测试并计算出SPPESK与溶剂1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、非溶剂(乙二醇(EG)、一缩二乙二醇(DEG)、1,2-丙二醇(1,2-PG)、丙三醇(Glycerol)和一缩二丙二醇(DPG))三元体系的混合参数,通过比较选择较好的非溶剂。结果表明,DEG是最优的非溶剂。其次,以PES和SPPESK为原材料,NMP为溶剂,采用相转化法制备了PES-SPPESK平板纳滤膜,考察了总聚合物含量、PES-SPPESK比例、非溶剂含量、凝胶浴组成、铸膜液温度等对平板纳滤膜结构和性能的影响。结果表明,当PES-SPPESK质量比确定时,增加铸膜液中总聚合物的含量,截留率显著增加,并且PES和SPPESK存在适当的质量比;当PES与SPPESK质量比为1:1,总聚合物含量为32wt%时,膜的纯水通量为14.6L·m-2·h-1·bar-1,对硫酸钠和聚乙二醇4000(PEG4000)的截留率分别达到了41.4%和75.9%。当DEG加入到铸膜液中时,膜的断面结构变成规则的指状孔,并且膜截留率随着DEG的含量增大而增加,通量降低。通过改变凝胶浴组成,凝胶速率得到控制,膜断面结构从指状孔往海绵状孔发展。在优化的条件下(PES/SPPESK/NMP/DEG=16/16/62/6)制得平板膜,并用其处理活性艳蓝X-BR染料废水,研究不同染料浓度和运行时间下纳滤膜对染料废水的处理效果,随着染料浓度的增加和运行时间的加长,膜表现出了相当好的稳定性和抗污染性能,并且膜通量达到10L·m-2·h-1·bar-1,截留率超过85%。最后,根据平板膜的优化配方,制备了中空纤维纳滤膜,考察了纺丝条件(空气段长度、内凝胶浴组成和外凝胶浴温度)对膜结构和性能的影响,从而达到控制膜结构的目的。结果表明,随着空气段的增加和外凝胶浴温度的升高,外凝胶浴和铸膜液之间温差降低,不利于膜外表面致密皮层的形成,从而纯水通量上升,截留率下降。通过改变内凝胶浴组成,膜内表面凝胶速率变慢,利于膜内表面开孔,从而膜纯水通量上升。