基于重氮化反应改性与制备聚酰胺膜的研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuzw93
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为了减少净水能耗,降低生产成本,有效的解决人类淡水资源短缺的问题。本论文利用芳香胺的重氮化反应实现商业反渗透膜通量的提升,并提出利用超支化聚酰胺的重氮化反应制备新型纳滤膜。通过正交实验确定了亚硝酸钠涂覆改性时间对商业反渗透膜片性能的影响较为显著。对改性涂覆时间进行深入研究发现当亚硝酸钠浓度为0.3%(w/v)改性30min时改性效果最佳,改性后膜片水通量能提升39%左右,截留同样能提升0.5%,克服了传统改性方法出现的trade-off现象,这种改性方法能产生巨大的经济效益。然后对膜片进行ATR-FTIR、UV、SEM、AFM、接触角、Zeta电位等表征,表明膜通量增加的原因是膜表面的氨基发生反应,改变膜表面交联度,使原来紧密的结构变得疏松,从而增加了膜片的通量;同时对通量增加改性膜进行预处理(间苯二胺、对苯二胺溶液浸泡处理)以及酚溶液交联(无水间苯三酚、单宁酸、3-甲氧基苯酚)实验,达到进一步提升膜的盐截留的目的。实验结果表明,通过预处理浸泡0.3%(w/v)的对苯二胺溶液10min后,再用0.3%(w/v)亚硝酸钠溶液涂覆处理10min,最后0.1%(w/v)无水间苯三酚溶液涂覆处理10min的改性膜的盐截留提升最为明显,对NaCl盐截留率达到99.3%,这同样具有潜在的应用价值。将pH=1、0.3%(w/v)的亚硝酸钠溶液作为中试实验的改性液,通过实验证实了亚硝酸钠对卷式膜元件改性的有效性。由液固动力学反应的机理推断,中试实验中在线改性因为压力的驱使,膜表面的反应分子不断的被冲刷,吸附的反应分子难以达到反应的活化能,最终在线改性效果远不及浸泡改性效果,最终解释了中试实验两种改性工艺的差异的原因。在聚醚砜超滤膜上,利用合成的超支化聚酰胺的重氮化反应制备出新型的纳滤膜。这种制膜工艺没有使用有机溶剂,从而减少了有机溶剂对环境和人体的伤害,并且具有操作简单、实验条件温和、原料成本低等优势。涂覆3层制备的新型纳滤膜对2 g/L四种盐(Na2SO4、MgSO4、NaCl、MgCl2)的截留分别为98.96%、93.08%、86.00%、75.17%,通量为18 L/(m2·h)。
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