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聚酰胺纳滤膜是复合膜的重要组成部分,其孔径在纳米级别,分离机理由空间排斥效应和唐南效应共同决定,具有高通量、高多价盐截留和低单价盐截留等优点,被广泛应用于饮用水纯化、硬水软化、污水处理以及分离浓缩等领域。但是,由于膜污染现象的存在,纳滤膜在工程应用中往往会出现性能衰退和使用周期缩短等情况。因此,从膜材料入手,研究出具有优异抗污染性能的新型纳滤膜具有非常重要的意义。本论文选择三乙醇胺(TEOA)、二乙醇胺(DEA)和丙三醇(GLy)作为改性单体,通过酯化或酰胺化接枝反应对哌嗪-均苯三甲酰氯(PIP/TMC)初生态纳滤膜表面进行功能化改性,并探究不同改性工艺对复合膜结构和分离性能的影响。采用傅里叶转换红外光谱(ATR-FTIR)、X射线光电子谱(XPS)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)、水接触角评价装置以及Zeta电位测定仪等对复合膜表面理化性质和形貌结构进行表征。采用错流分离试验,对复合膜的截留分子量、无机盐分离性能和染料分离性能进行系统研究。选择牛血清蛋白(BSA)、海藻酸钠(SA)和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)作为特征污染物,评价复合膜对不同种类污染物的抗污染性能。相关结论如下:(1)利用初生态PIP/TMC纳滤膜表面未反应的酰氯基团,可实现对PIP/TMC复合纳滤膜的表面接枝改性。XPS和ATR-FTIR分析表明,TEOA和GLy分子通过与初生态膜表面酰氯发生酯化反应,DEA分子通过与酰氯生成酰亚胺键而接枝于膜表面。改性后膜表面负电性减弱。SEM表征发现,改性前后聚砜底膜上的聚酰胺层厚度均为150 nm左右,且表面呈“结节状”结构;AFM表征发现,复合膜表面均方根粗糙度(RMS)均在10 nm以内,改性过程未对其造成明显影响;截留分子量(MWCO)测定表明,原膜与改性膜的截留分子量均在300 Da左右,接枝改性对原膜交联度无影响。(2)改性过程可通过调节工艺参数进行控制。接枝改性PIP/TMC复合膜的分离性能受到改性单体浓度、改性单体种类、酸吸收剂浓度、改性反应时间等因素影响。增加改性单体浓度或者适当延长反应时间均可增强改性效果。但是酯化或酰胺化接枝和酰氯水解是一对竞争性反应,过度延长反应时间反而有助于酰氯水解,所以通过调节改性单体浓度来控制改性过程是一个较为理性的途径。综合考虑复合膜的分离性能,初生态PIP/TMC复合膜的改性工艺为:TEA=0.30 wt%,SDS=0.05 wt%;反应时间=2 min,改性剂(TEOA、DEA或GLy)=0.035 mol/L。(3)初生态PIP/TMC纳滤膜表面接枝亲水性小分子能够提高复合膜渗透通量。通过对改性前后复合膜的分离性能研究发现,在25℃、0.5 MPa的操作条件下,未改性膜的纯水通量为80.6 L/(m2·h),改性膜NF-TEOA-0.035、NF-DEA-0.035、NF-Gly-0.035的纯水通量分别为93.5、91.9和90.5 L/(m2·h),硫酸钠截留率均稳定在98.0%左右。对复合膜进行长时间稳定性能试验后发现,改性膜具有较好的运行稳定性。进行染料分离性能测试后发现,复合膜对染料的截留效果顺序为:甲基蓝>刚果红>日落黄>茜素黄R>中性红,改性膜的通量优于原膜。(4)初生态PIP/TMC纳滤膜表面接枝亲水性小分子能够提高复合膜抗污染性能。对初生态PIP/TMC复合膜接枝改性后,复合膜抗污性能有效提高。在相同条件下,改性膜通量下降率低于未改性膜、清洗通量恢复率高于未改性膜,不可逆阻力小于未改性膜。