β-环糊精为水相单体的复合纳滤膜制备及染料截留性能

www.hgxb.com.cn第2期得膜的比表面积提高。当β-CD浓度为5.0%时，膜表面的褶皱变少，推测相比于β-CD浓度4.0%的复合纳滤膜，膜的通量会有所下降。膜的断面图如图6所示，从中可以看出，PES底膜是非对称多孔结构，由表皮层和指状多孔层组成。界面聚合后，PES底膜表层有明显的一层超薄致密层，即功能分离层，其厚度约为123nm。对比PES底膜和β-CD4.0/TMC复合纳滤膜的断面SEM图像，界面聚合并未改变PES底膜的结构。3.3亲水性与分离性能实验测试了不同水相浓度的复合纳滤膜进行染料活性艳红X-3B通量和截留率。实验测试结果如图7(a)所示，在0.2MPa下PES30底膜的通量为137.52L·m-2·h-1，对X-3B的截留率仅为69.4%，这是因为PES底膜为多孔超滤膜，其孔径远大于染料分子的动力学直径。而所制备的β-CD/TMC复合纳滤膜具有较致密的功能层，对X-3B的截留率最高可达99.33%。β-CD浓度提高后，通量呈增长趋势，当β-CD的浓度为4.0%时，在0.2MPa下复合纳滤膜的通量可达到106.96L·m-2·h-1，且复合膜的截留性能仍保持较高水平，对X-3B的截留率为97.65%。从SEM的结果来看，β-CD4.0/TMC复合纳滤膜的表面出现大量褶皱，比表面积增加，这是水通量提高的一个主要原因。β-CD浓度增加至5.0%，复合膜的通量反而减小，可能是由于界面处功能层变得更致密造成。通量测试结果与SEM的分析表征相吻合即β-CD4.0/TMC渗透性能最佳。结合截留率的数据选取β-CD4.0/TMC复合纳滤膜，在不同压力条件下测试膜的纯水通量，测试结果如图7(b)所示，可以看出，纯水通量与压力几乎呈线性增长的关系，在0.2MPa下纯水通量可达207.81L·m-2·h-1。膜表面的亲疏水性能会影响膜的渗透性能、选择性能。通常，膜表面接触角越小，亲水性越强，膜的渗透通量也会越好。在此，为了考察β-CD的含量是否改变了复合膜的亲疏水性能，对一系列的膜样品进行接触角测试。图8为PES和β-CD/TMC复合纳滤膜水接触角的测试结果，相比于PES底膜的接触角(77℃)，可以明显看出，随着水相β-CD的含量增多，接触角先减小后增大，当浓度为4.0%时，β-CD4.0/TMC复合膜的水接触角降到55℃，在β-CD浓度为5.0%时，水接触角反而升高至61℃，即在β-CD浓度为4.0%时出现转折点。此时复合膜的接触角最小，这说明通量与膜表面的亲水性具有一定的关系。由于β-CD的羟基基团占据膜的表面，会使膜表面的亲水性提高。膜的表面亲水性越强，水分子在透过膜层时阻力越小，则透过通量越大。但随着β-CD浓度继续提高，含量大于4.0%时，由于膜表面出现较多的团聚，使膜表面存在一定的缺陷，接触图3PES30和β-CD/TMC复合纳滤膜的傅里叶变换红外光谱Fig.3FT-IRspectraofPES30andβ-CD/TMCcompositeNFmembrane图4β-CD4.0/TMC复合纳滤膜的C1sXPS谱图Fig.4C1sXPSspectraofβ-CD4.0/TMCcompositeNFmembrane··893万方数据