聚芳醚砜酮基分离膜在环丁砜溶液浓缩中应用

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wang1hnsc
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有机物质的有效回收与再利用是工业废水处理中一个不可缺少的部分,膜法水处理技术受到越来越广泛的应用。含二氮杂萘酮结构的聚芳醚砜酮(PPESK)材料具有较高的玻璃化转变温度,良好的溶解性、机械性能和化学稳定性,是一类优良的分离膜制备材料。本文以含二氮杂萘酮结构PPESK为膜材料制备了不同类型的分离膜,分别对环丁砜水溶液进行分离浓缩尝试,为膜法浓缩技术在类似体系中应用进行了探索。以PPESK为基膜,以TMC为油相单体,PIP与MPD分别为水相单体,采用界面聚合工艺制备复合膜,考察了PPESK超滤基膜、单体浓度、界面聚合时间等因素对复合膜性能的影响。在20℃、1.0MPa下,分别选用对1g·L-1Na2SO4溶液截留率为96%的PPA/PPESK膜和对2g·L-1KCl溶液截留率为94%的PA/PPESK膜对环丁砜水溶液进行分离截留尝试,它们对环丁砜的截留率分别达到64%、84%,对溶液中盐的截留率分别为72%、90%,渗透通量为16.8L·m-2·h-1和6.5L·m-2·h-1。选取两种复合膜浸入100 g·L-1环丁砜溶液中进行为期90天的静态浸泡考察表明PA/PPESK膜在环丁砜溶液中的稳定性更好。采用PA/PPESK膜在静态平板膜测试仪中模拟膜法二级浓缩环丁砜浴液过程,将一级膜分离渗透液作为二级浓缩进料液,确定一级、二级浓缩比例分别为50%和90%,在50℃、1.5MPa下,浓度为10g·L-1、电导率为2×103μS·cm-1的环丁砜溶液经二级浓缩后,两级浓缩液环丁砜浓度分别为20g·L-1和18.5g·L-1,二级浓缩渗透液环丁砜浓度约为0.2g·L-1,电导率约为0.01×103μS·cm-1。PA/PPESK膜在24h连续分离20g·L-1、电导率约为3×103μS·cm-1的环丁砜浓缩液过程运行稳定。将PPESK材料氯甲基化,采用相转化法制备CMPPESK非对称膜,再进行季铵化改性制备了QAPPESK纳滤膜,考察铸膜液溶剂与添加剂种类与含量、聚合物浓度、胺化试剂组成、胺化温度等工艺条件对膜性能的影响,优化工艺条件制制得QAPPESK纳滤膜在0.4MPa下对1 g·L-1MgCl2溶液的截留率可达93%,溶液渗透通量为15L·m-2·h-1。选取QAPPESK纳滤膜进行环丁砜分离尝试,考察操作温度与压力对膜性能的影响,确定该膜分离环丁砜溶液的最佳条件是50℃、1.0MPa,在该条件下PPESK纳滤膜连续分离环丁砜溶液,发现当浓缩比例小于60%时,膜对环丁砜的截留率从44%增加到54%,渗透通量在14.8L·m-2·h-1至14L·m-2·h-1,在此过程中膜运行平稳。对该类膜分离浓缩环丁砜的长期稳定性还需进一步探索。
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