聚酰胺复合纳滤膜的制备及除盐研究

1�2�制膜方法本研究以界面聚合法制备纳滤膜[3,4]。将超滤膜基膜浸人含有活性单体的水溶液中一定时间,随即取出晾干,然后将此膜浸入含有另一活性单体的有机(油)相中一定时间,取出晾干后制得复合纳滤膜;将制备的膜置于100!烘箱内热处理10分钟,然后用超声波清洗3分钟;最后浸泡所有膜在超纯水中,冷藏备用。1�3�实验流程膜评价装置主要由原液箱、水泵、膜组件、天平图1�实验装置图Fig�1�ExperimentalapparatusforNFmembrane以及数据处理系统等部分组成[5]。实验中,以2�0g/L的无水硫酸镁溶液为对象,评价膜的除盐效果。膜有效面积为57�6cm2,过膜压力恒定在0�5MPa;天平由Ohaus仪器(上海)有限公司购得,型号为ScoutSE,配有数据采集软件,用以测量膜出水通量。装置图如图1所示。硫酸镁浓度由电导率仪(上海雷磁,DDS�307)通过标准曲线的方式测得。2�结果与讨论2�1�水相试剂对复合膜性能的影响采用界面聚合法,以聚砜膜为支撑膜,通过酰氯与多元胺的反应,在超滤膜表面均匀附着一层极薄的氯胺功能层,实现对原有基膜的改性[6~8]。为了研究和比较改性后膜的性能,本实验采用三种胺(1,6�己二胺、邻苯二胺、无水哌嗪)组分分别与TMC进行界面聚合反应。同时,以两种超滤膜M、K进行实验,来研究基膜特性对于复合膜性能的影响。膜制备方法如表1所示。表1�水相试剂对复合膜性能的影响中各基膜的处理方法Tab�1�ProcessingmethodsfordifferentPSf�basedmembranesintheexperimenttestingeffectofaqueousphasereagentoncompositemembraneperformance基�膜水相类型(反应时间)油相类型(反应时间)初始通量(L/h/m2/bar)4h后脱盐率(%)M111,6�己二胺(20s)TMC(20s)815M12邻苯二胺(20s)TMC(20s)1516M13无水哌嗪(20s)TMC(20s)1053K111,6�己二胺(20s)TMC(20s)32<5K12邻苯二胺(20s)TMC(20s)1316K13无水哌嗪(20s)TMC(20s)1144M141,6�己二胺(120s)TMC(120s)124M15邻苯二胺(120s)TMC(120s)1216M16无水哌嗪(120s)TMC(120s)564K141,6�己二胺(120s)TMC(120s)11<5K15邻苯二胺(120s)TMC(120s)1416K16无水哌嗪(120s)TMC(120s)452��注:其中水相试剂1,6�己二胺、邻苯二胺、无水哌嗪水溶液的质量分数均为1�0%;油相试剂TMC溶液的质量分数为0�5%;以无水碳酸钠粉末作为酸接受剂。��表1反映了制备的纳滤膜初始通量和4h后的脱盐率。当基膜是超滤膜M时,由1,6�己二胺制得的复合膜M11、M14通量很低,并且具有一定的脱盐能力;当基膜是超滤膜K时,由1,6�己二胺制得的复合膜K11、K14通量较大,但其脱盐能力几乎可以忽略。对于由邻苯二胺和TMC聚合反应制得的复合膜,即使改变基膜种类或者反应时间,其脱盐率仍然不太理想。由无水哌嗪和TMC聚合反应制得的复合膜具有较好的脱盐性能。究其原因,可能是哌嗪分子分子量较小,反应的活化能较低,有利于其很好地和TMC的酰氯基团发生有效碰撞。并且,聚哌嗪均苯三甲酰胺的交联结构含有羧基官能团2������������������四川环境30卷(-COOH),它能影响离子或带电分子与膜表面之间的静电斥力[9,10]。因此,这种聚合反应在改变基膜对于水分子阻碍作用的同时,使基膜对水中溶解的离子的阻碍作用也改变了。��由图2、图3和图4可知,4h后各膜的通量基本达到稳定。对于由1,6�己二胺制得复合膜,M11与K11差异较大,M14与K14较为接近。说明当以1,6�己二胺作为界面聚合剂时,所选基膜的类型不能忽略。对于由邻苯二胺制得的复合膜,M12与K12很接近,M15和K15很接近;由表1也可看出,对应膜的脱盐效果也很接近。说明当以邻苯二胺为界面聚合剂时,基膜对于最终复合膜的影响不大。对于由无水哌嗪制得的复合膜,M13与K13很接近,M16和K16较接近;但由表1可看出,对应膜的脱盐效果有差异:M13脱盐效果优于K13,M16脱盐效果优于K16。说明当以无水哌嗪为界面聚合剂时,基膜对于复合膜通量的影响不大,但对于其脱盐率有较大影响。2�2�水相试剂和油相试剂的比例对复合膜性能的影响通过比较各复合膜通量和脱盐率的变化可知,相比于其他水相试剂和基膜,以无水哌嗪作为水相试剂,超滤膜M作为基膜所制的复合膜在通量没有明显下降的同时,脱盐率有了明显的上升。本节实验设