聚吡咯中空微球改性聚哌嗪酰胺复合纳滤膜的制备及性能研究

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sody520
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近年来,纳滤膜在众多领域得到了广泛的应用,尤其是水处理领域,因此对纳滤膜性能的要求也越来越高比如渗透性、选择性、热稳定性以及化学稳定性等,尤其是渗透性。众所周知,传统的聚哌嗪酰胺纳滤膜在性能方面仍存在一定的局限性,渗透通量低是纳滤膜的缺点之一,为了解决纳滤膜通量低的问题,本文通过界面聚合法将多孔中空纳米微球掺杂进超薄聚酰胺层,提高纳滤膜的渗透通量。本文以聚砜(PSf)膜为基膜,采用哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)为聚合单体,探究了界面聚合过程中两相中单体浓度以及界面聚合时间的影响,结果表明最佳聚合条件是水相浓度为0.8(w/v)%、有机相浓度为0.1(w/v)%、界面聚合时间为室温下60 s;然后又探究了实验室自制的聚吡咯(PPy)多孔中空纳米微球的含量对聚哌嗪酰胺(PA)纳滤膜性能的影响,将PPy/PA纳滤复合膜进行红外、扫描电镜、原子力显微镜、水接触角、X射线光电子能谱仪、Zeta电位等一系列表征,结果表明PPy中空微球含量为0.01(w/v)%时膜性能最佳,随着PPy中空微球的增加PPy/PA复合纳滤膜的粗糙度增加,亲水性增加,纯水通量增加显著,从43.9 L·m-2·h-1增加到90.1 L·m-2·h-1,对二价盐的截留效果始终保持在98%以上,对几种常见盐的截留顺序为Mg SO4>Na2SO4>Mg Cl2>Na Cl,但是该复合纳滤膜的长时间运行稳定性不太理想,抗污能力也还需进一步提高。然后用聚吡咯-3-羧酸(PPy-3-COOH)对PPy中空微球改性,利用化学氧化法合成了PPy-3-COOH/PPy(壳/核)多孔中空纳米复合微球。通过一系列的表征得到PPy-3-COOH/PPy多孔中空纳米复合微球的直径为30 nm左右,微球外层厚度为5 nm,微球壳层上的孔直径为0.8736 nm。并探究了PPy-3-COOH/PPy的含量对PA复合纳滤膜性能的影响,结果同样表明PPy-3-COOH/PPy多孔中空纳米复合微球含量为0.01(w/v)%时膜性能最佳,原子力显微镜结果显示复合纳滤膜的粗糙度先升高后降低,相较于0.01(w/v)%浓度的PPy/PA复合纳滤膜水接触角值(19.5°)更小,为16.23°,亲水性增加,纯水通量也较0.01%(w/v)浓度的PPy/PA复合纳滤膜(90.1 L·m-2·h-1)更高为96.8 L·m-2·h-1,同时对二价盐的截留效果始终保持在97%以上,对几种常见盐的截留顺序为Na2SO4>Mg SO4>Mg Cl2>Na Cl,PPy-3-COOH/PPy/PA复合纳滤膜的稳定性及抗污能力显著提高。
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