中空纤维纳滤膜与反渗透膜的研究

ResearchonthehollowfibernanofiltrationmembraneandreverseosmosismembraneYangSheng，ZhangYanping，ZhangYufeng，DuQiyun，XiaoChangfa（KeyLaboratoryofHollowFiberMembraneMaterialandMembraneProcess，DepartmentofEducation，TianjinPolytechnicUniversity，Tianjin300160，China）中空纤维纳滤膜与反渗透膜的研究杨盛，张艳萍，张宇峰，杜启云，肖长发（天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程教育部重点实验室，天津300160）［摘要］根据界面聚合反应成膜原理，以哌嗪（PIP）或间苯二胺（m-PD）水溶液为水相，均苯三甲酰氯（TMC）正己烷溶液为有机相，以聚砜中空纤维超滤膜为基膜，制备了一系列聚酰胺/聚砜纳滤或反渗透复合膜。研究了水相浓度、有机相浓度、界面聚合时间和温度等条件对复合膜性能的影响。结果表明：中空纤维纳滤复合膜在0.4MPa、室温条件下，对2g/LMgSO4水溶液的通量可达36.64L/（m2·h），截留率为97.2％；中空纤维反渗透膜在0.7MPa、室温条件下，对0.5g/L的NaCl水溶液通量可达12.2L/（m2·h），截留率96.5％。［关键词］中空纤维；界面聚合；反渗透；纳滤；复合膜［中图分类号］TQ028.8［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2009）10-0036-04Abstract：Basedonthetheoryofinterfacialpolymerization，aseriesofnanofiltration（NF）orreverseosmosis（RO）compositemembraneshavebeenprepared.Aqueoussolutionpiperazineorm-phenylenediamineisusedaswaterphase，trimesoylchloride/hexaneasorganicphase，andhollowfiberpolysulfoneultrafiltrationmembraneassubstrate.Theeffectsoftheconcentrationsofaqueousphase，andorganicsolutionandinterfacialpolymerizationtimeandtemperatureontheperformanceofhollowfibercompositemembranesareinvestigated.Theresultsshowthatwhenthepressureofhollowfibercompositenanofiltrationmembraneis0.4MPaatroomtemperature，thefluxof2g/LofMgSO4aqueoussolutioncanreach36.64L/（m2·h），andtherejectionrateis97.2％.WhenthepressureofhollowfiberROmembraneis0.7MPaatroomtemperature，thefluxof0.5g/Lofsodiumchlorideaqueoussolutioncanreach12.2L/（m2·h），anditsrejectionrateis96.5%.Keywords：hollowfiber；interfacialpolymerization；reverseosmosis；nanofiltration；compositemembrane［基金项目］天津市科技发展计划项目06YFGZSH01700，06FZZDSH0090020世纪70年代末，J.E.Cadotte利用界面聚合制备了复合膜，成为低压高通量脱盐膜发展的里程碑〔1〕。复合膜一般由不对称多孔支撑层和超薄功能层组成，超薄功能层的厚度仅几十纳米〔2〕，其化学组成直接影响着复合膜的性能，而聚酰胺材料是目前最常见功能层材料。按照膜分离的特性，复合膜多为纳滤或反渗透膜〔3〕。目前，国内外复合膜产品仍局限于平板膜，而对于中空纤维复合膜的研制报道甚少〔4〕，且尚未见到产品。中空纤维分离膜具有单位体积装填密度大、无需任何支撑体、设备小型化等优势〔5-8〕。以哌嗪（PIP）水溶液与均苯三甲酰氯（TMC）正己烷溶液进行界面聚合反应，制备性能良好的中空纤维纳滤复合膜，对MgSO4水溶液的截留效果较好。将水相换成间苯二胺（m-PD）水溶液则制得中空纤维反渗透复合膜，对NaCl水溶液截留效果较佳。并对两种复合膜聚合条件及性