静电纺丝复合反渗透膜的改性制备与脱盐性能

V01．372016年2月高等学校化学学报CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIESNo．2396—402静电纺丝复合反渗透膜的改性制备与脱盐性能王娇娜，尹泽芳，李从举’(1．北京服装学院材料科学与工程学院，2．北京市服装材料研究开发与评价重点实验室，北京100029)doi：10．7503／cjcu20150519摘要利用静电纺丝技术在无纺布上制备PET纳米纤维膜，并用交联壳聚糖对其进行改性得到壳聚糖改性纳米纤维复合膜．以间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)为单体，采用界面聚合法在壳聚糖改性纳米纤维复合膜的表面制备聚酰胺分离层，得到新型静电纺丝纳米纤维基复合反渗透膜．新型复合反渗透膜具有典型的聚酰胺复合反渗透膜的表面脊一谷结构．从膜的表面形貌、亲水性、分离性能等3个方面对水相MPD溶液中阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的含量对膜结构和性能的影响进行了系统研究．结果表明，SDBS的含量对膜形态结构的均匀性和亲水性有一定影响，且随着SDBS含量的增加，膜的脱盐率先增大后减小，而通量小幅度上升后，先减小后增大，呈现规律性变化．关键词复合反渗透膜；静电纺丝；界面聚合；十二烷基苯磺酸钠；脱盐性能中图分类号0633．223；TQ028．8文献标志码A目前，淡水资源日益匮乏已成为当今世界的严重问题，海水淡化作为获得淡水资源的新方法，已经成为近年来科研工作者的研究热点，zJ．反渗透海水淡化膜脱盐率高，出水水质好，且制备简单，条件易控制，已经成为一个重要的研究方向J．反渗透海水淡化过程中需要在膜表面施加高于海水渗透压的压力，才能使水分子透过膜，从而脱除盐和其它杂质．常用于制备反渗透膜的基底材料普遍具有孔隙率低，存在大量死端孔，传质阻力较高的缺点，导致现阶段为保证通量而施加压力的能源耗费过大，成本太高．因此，研究一种低能耗高通量的反渗透膜迫在眉睫．静电纺丝技术是最简单有效的可以连续制备纳米纤维的技术，oJ．与传统膜材料相比，静电纺丝纳米纤维膜具有纤维直径细、比表面积大、孔隙率高、孔结构贯通、传质阻力低等优点J，在海水淡化、医疗卫生、废水处理J、个人护理、清洁过滤。。及能量存储等多个领域具有非常广阔的发展空间．在海水淡化领域，由于静电纺丝纳米纤维膜具有很高的孔隙率，因此这种膜不需要很大的压力就可以达到较高的通量，有效节省能源并高效工作．本文采用界面聚合法，结合静电纺丝技术制备了复合反渗透膜．界面聚合法制备复合膜是利用2种反应活性很高的单体在2种互不相溶的溶剂界面处发生聚合反应，从而在多孔支撑体上形成一层很薄的致密层．这种膜由3部分组成：最底层是静电纺丝PET纳米纤维基底膜，其上是壳聚糖涂覆层，最上层是通过界面聚合得到的聚酰胺分离层¨，这是典型的聚酰胺复合反渗透膜的结构H，可用于过滤水中的微生物、无机盐、胶体等杂质¨．本文报道的界面聚合过程中，间苯二胺(MPD)在膜表面分布的均匀程度是聚酰胺膜均匀性的重要影响因素，如果不加入表面活性剂，容易导致聚酰胺膜不均匀从而影响脱盐效果[脱盐率最高不超过收稿日期：2015-07-02．网络出版日期：2015．10．12．基金项目：北京市属高等学校高层次人才引进与培养计划项目-北京市长城学者培育计划(批准号：CIT&TCD20150306)、北京市属高校创新能力提升计划项目(批准号：TJSHG201310012021)、国家自然科学基金(批准号：21274006，51503005)、北京服装学院科学研究青年创新基金(批准号：2014AL~1)、北京服装学院创新团队与优秀人才选拔与培养计划项目和北京市服装材料研究开发与评价重点实验室开放课题(批准号：2014ZK-04)资助．联系人简介：李从举，男，教授，主要从事纳米技术与纤维材料研究．E—mail：congjuli2014@126．corn王娇娜等：静电纺丝复合反渗透膜的改性制备与脱盐性能39794％，通量最高不超过21L／(m·h)][161．因此，本研究在MPD溶液中添加了表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，并考察其含量对膜的影响，以期制备具有高脱盐效果的复合反渗透膜．1实验部分1．1试剂与仪器聚对苯二甲酸乙二醇酯[PET，特性黏度为(0．8±0．02)dL／g，上海远纺工业有限公司]；壳聚糖(CTS，脱乙酰度为80．O％～95．0％，上海国药化学试剂有限公司)；间苯二胺(MPD，纯度I>99．5％，天津市光复精细化工研究所)；十二烷基苯磺酸钠(SDBS，分析纯，国药集团化学试剂有限公司)；均苯三甲酰氯(TMC，纯度98％，AladdinChemistryCo．Ltd)；三氟乙酸(TFA，分析纯，北京化工厂)；二氯甲烷(DCM，分析纯，北京化工厂)；醋酸(分析纯，北京市通广精细化工公司)；戊二醛(质量分数为50％，分析纯