【摘 要】
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作为一种新型膜分离技术,纳滤可以实现分子级别的分离,由于分离效率高、不发生相变、过程简单、绿色无污染等优点受到了广泛的关注。大多数纳滤膜分离技术目前主要应用于水溶
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作为一种新型膜分离技术,纳滤可以实现分子级别的分离,由于分离效率高、不发生相变、过程简单、绿色无污染等优点受到了广泛的关注。大多数纳滤膜分离技术目前主要应用于水溶液体系,对于有机溶剂体系(如石油化工、食品加工等领域)的耐溶剂纳滤(SRNF)膜应用相对较少。目前商业化的SRNF膜存在耐溶剂性差、膜污染严重、价格高昂等问题,因此开发性能优异、耐溶剂性和稳定性良好且性价比高的SRNF膜对于实现大规模工业化应用具有重要意义。醋酸纤维素(CA)作为制膜材料具有廉价易得、水通量大、易于加工等优点,本文选择醋酸纤维素作为制膜材料,向铸膜液中加入适量纳米无机添加剂镧锶钴铁(LSCF),采用相转化法制备了荷正电CA/LSCF耐溶剂纳滤膜,探究聚合物浓度和LSCF含量对膜结构及分离性能的影响。结果显示,随着LSCF的含量增加,膜通量逐渐增大,截留率先升高后降低,当LSCF含量为2 wt.%时膜对MgCl2的截留率相对较高,达到46.2%,在0.3 MPa下通量为14.3 L/(m2·h);当LSCF含量为1 wt.%时膜对刚果红染料的截留率最高,达到88.2%,在0.2MPa下通量为4.5 L/(m2·h);用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(TTAC)进行季氨基化处理来提高膜的电荷密度,测试显示膜对高价阳离子的截留率较高;用5 wt.%戊二醛(GA)交联处理以提高膜的耐溶剂性,在50%DMAc溶液中浸泡后,经过GA交联处理的膜分离性能没有明显变化,而未经交联处理的膜通量大幅提高,截留率明显下降,表明交联处理提高了膜的耐溶剂性。向铸膜液中加入适量无机添加剂MXene材料,采用相转化法制备了MXene/CA混合基质膜,探究了不同含量MXene对膜结构和分离性能的影响规律,并对膜的耐溶剂性和抗污染性进行了测试。实验结果显示,加入MXene材料后,膜的耐溶剂性和抗污染性均有所提高;当MXene含量为3 wt.%时,膜的亲水性最好,对无机盐离子和染料的截留率最高。在0.3 MPa下膜对Na2SO4的截留率为89.6%,通量为4.8 L/(m2·h),对龙胆紫的截留率为100%,通量为4.2 L/(m2·h);经过GA交联后,浸入50%DMAc中12天后膜的分离性能没有明显下降。
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