復合反滲透膜的制備及表征

1、復合反滲透膜的制備與表征復合反滲透膜的制備與表征報告人：報告人：指導教師：指導教師： 汪勇汪勇 教授教授2014年年10月月Nanjing Tech University目錄 課題背景 復合反滲透膜制備 復合反滲透膜表征與性能測試 總結Nanjing Tech University研究背景分離膜n 分離膜定義分離膜定義： 具有具有分離功能分離功能的薄膜的薄膜材料。材料。n 特點：特點： 在溫和低成本條件下在溫和低成本條件下實現(xiàn)物質分子水平的分離。實現(xiàn)物質分子水平的分離。最理想最理想的分離技術之一。的分離技術之一。n 21世紀的多數(shù)產業(yè)中，膜世紀的多數(shù)產業(yè)中，膜技術扮演著戰(zhàn)略的角色。技術扮演著戰(zhàn)

2、略的角色。Nanjing Tech University研究背景研究背景反滲透膜原理反滲透膜原理n 滲透是水通過 半透膜，從 低溶質濃度一側到高溶質濃 度一側，直到兩側的水的化 學位達到平衡。n 反滲透是在推動力作用下， 溶劑（水）從高溶質濃度一 側到低溶質濃度一側，克服 的是滲透壓。Nanjing Tech University工業(yè)工業(yè)/市政廢市政廢水處理水處理 反滲透膜產品濃縮與產品濃縮與純化純化 海水海水/苦苦咸淡化咸淡化 反滲透膜在應用過程中存在的問題反滲透膜在應用過程中存在的問題: :膜污染、膜通量不高、膜的耐受性差等。膜污染、膜通量不高、膜的耐受性差等。 . .研究背景反滲透膜的應

3、用純水純水/超純水超純水生產生產 Nanjing Tech University研究背景研究背景反滲透反滲透膜材料膜材料 芳香聚酰胺醋酸纖維素耐氯性，但耐酸堿和抗耐氯性，但耐酸堿和抗微生物降解能力差微生物降解能力差優(yōu)良的物化穩(wěn)定性，耐優(yōu)良的物化穩(wěn)定性，耐強堿、耐油脂、耐有機強堿、耐油脂、耐有機溶劑、耐高溫和耐日光溶劑、耐高溫和耐日光性能優(yōu)良，但耐酸性和性能優(yōu)良，但耐酸性和耐氯性較差。耐氯性較差。由磺化聚芳醚砜與多官能團環(huán)氧樹脂交聯(lián)制備的反滲透膜具有優(yōu)良的耐氯性能，將來有可能替代芳香聚酰胺復合反滲透膜反反滲滲透透膜膜Nanjing Tech University研究背景反滲透膜種類Nanjing

4、 Tech University基于界面聚合法對復合反滲透膜制備及表征基于界面聚合法對復合反滲透膜制備及表征以無紡布為以無紡布為底制備復合底制備復合反滲透膜反滲透膜配制混合配制混合溶液溶液結構表征結構表征性能測試性能測試優(yōu)化優(yōu)化制膜條件制膜條件課題研究思路 簡單可控 高通量和高脫鹽率 容易對其改性Nanjing Tech University復合反滲透膜制備流程示意圖Nanjing Tech University復合反滲透膜的表面形貌SEM圖對比對比16wt%的刮膜液（的刮膜液（PS溶液）和溶液）和20wt% 的刮膜液（的刮膜液（PS溶溶液）在相同的實驗條件下制備的聚砜基膜所得電鏡圖，觀察液）

5、在相同的實驗條件下制備的聚砜基膜所得電鏡圖，觀察發(fā)現(xiàn)，在電鏡下，發(fā)現(xiàn)，在電鏡下，20wt%的刮膜液制備的聚砜基膜比的刮膜液制備的聚砜基膜比16wt%的孔小，表征形貌好，具體如下圖的孔小，表征形貌好，具體如下圖16%PS溶液的聚砜基膜20%PS溶液的聚砜基膜Nanjing Tech University復合反滲透膜的表面形貌復合反滲透膜的表面形貌16wt%刮膜液（PS）界面聚合后，新形成膜層表面由粗糙的葉狀和環(huán)狀突起構成。20wt%干燥后聚砜膜表面呈現(xiàn)多孔狀；界面聚合后膜表面與文獻中表面SEM表征類似，由粗糙的葉狀和環(huán)狀突起構成。Nanjing Tech University純水通量和鹽截留率測

6、試條件為1 MPa下預壓10 min，后進行通量截留測試。鹽溶液為3 g/L的NaCl溶液。第一片膜通量相較于后兩片偏大，截留率也相應偏小，應與膜表面不夠均勻有關；后兩片通量與之前相近，但截留率依舊在八成左右，與理想值仍差別很大。Nanjing Tech University純水通量和鹽截留率純水通量和鹽截留率Page 13測試條件仍為1 MPa下預壓10 min，后進行通量截留測試。鹽溶液為3 g/L的NaCl溶液。通量相較于之前都有了增大，且通量越大，截留率越小。提高熱處理溫度未能有效提高鹽截留率。Nanjing Tech University復合反滲透膜的滲透性能第二組通量相較于之前都有

7、了增大，且通量越大，截留率越小。提高熱處理溫度未能有效提高鹽截留率。R-鹽截留率 Cp-滲透液電導率 Cf-進料液電導率 J-通量R = (1-CP/Cf) * 100% Nanjing Tech University總結總結p 我們所制備的聚砜基復合反滲透膜的膜通量較大，截留率較小，估計是我們所制備的聚砜基復合反滲透膜的膜通量較大，截留率較小，估計是膜的表面不夠均勻；第二次制備的相對較好，膜通量和截留率都有了很膜的表面不夠均勻；第二次制備的相對較好，膜通量和截留率都有了很好的提高。提高熱處理溫度未能有效提高鹽截留率。好的提高。提高熱處理溫度未能有效提高鹽截留率。p 20%wt的的PS溶液制備

8、的聚砜基膜的孔較小，表面形貌較好；界面聚合后表面溶液制備的聚砜基膜的孔較小，表面形貌較好；界面聚合后表面與文獻中表面與文獻中表面SEM表征類似，由粗糙的葉狀和環(huán)狀突起構成。表征類似，由粗糙的葉狀和環(huán)狀突起構成。p MPD 與與 TMC 的濃度比改變會影響活性分離層的交聯(lián)度、厚度、表面形貌、的濃度比改變會影響活性分離層的交聯(lián)度、厚度、表面形貌、親水性和滲透選擇性能。當親水性和滲透選擇性能。當 MPD 與與 TMC 的濃度比等于最優(yōu)濃度比時，由相的濃度比等于最優(yōu)濃度比時，由相關文獻得，最優(yōu)濃度比為關文獻得，最優(yōu)濃度比為20：1時，膜形貌和性能最好，故直接使用此配比。時，膜形貌和性能最好，故直接使用此配比。p 膜表面峰谷結構的化學組成不同，突起的交聯(lián)度高于凹谷的交聯(lián)度，即聚砜基膜表面峰谷結構的化學組成不同，突起的交聯(lián)度高于凹谷的交聯(lián)度，即聚砜