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膜技术是21世纪工业技术改造中的一项极为重要的高新技术,新型膜材料的开发将极大地推动膜技术的改造和膜工业的发展。近年来,聚电解质复合膜材料受到了越来越多的青睐。聚电解质复合膜不仅具有高亲水性,在结构上可以实现分子尺寸范围内的一维控制,对设备和原材料没有特殊要求,制备方法简单且性能稳定等优点,而且在渗透膜、导电膜、生物传感器、表面修饰改性、抗静电涂层、非线性光学器件等方面获得较为广泛的研究,因此成为近期膜研究领域中的热点。本文将研制一种新型的聚电解质复合膜,以聚偏氟乙烯膜为基膜,纤维素硫酸钠(sodium cellulose sulfate,简称NaCS)为聚阴离子、聚二甲基二烯丙基氯化铵(poly dimethyldiallylammonium chloride,简称PDMDAAC)为聚阳离子,利用两者的界面反应制备成NaCS/PDMDAAC聚电解质复合膜。重点考察了制备条件、结构性能、渗透性能及渗透汽化方面的应用,取得了以下成果：测定了NaCS、PDMDAAC在纯水及盐溶液中的黏度、电导率、Zeta电位,考察了NaCS与PDMDAAC在纯水和盐水溶液中进行的复合反应,通过测定复合体系的浊度、电导率、Zeta电位、生成复合物分子大小等表征稀溶液条件下二者的复合过程。优化了NaCS/PDMDAAC聚电解质复合膜的制备条件,确定了NaCS/ PDMDAAC聚电解质复合膜制备条件范围为NaCS浓度20g/L-40g/L, PDMDAAC浓度30g/L-200g/L,反应时间20-30min。此时,NaCS/PDMDAAC聚电解质复合膜网络结构致密,表面平整,厚度均一,物理化学性质稳定。对NaCS/PDMDAAC聚电解质复合膜的性质进行了表征,测定了该膜的溶胀性、截留分子量等。结果表明,复合膜对水有优先选择性,溶胀率在3小时左右达到平衡,随环境温度的升高而增大,但随乙醇浓度、NaCS浓度、PDMDAAC浓度的升高而减小。测定了NaCS/PDMDAAC聚电解质复合膜的静态接触角,约为40°-55°,接触角随NaCS浓度、PDMDAAC分子量增大而减小,随PDMDAAC浓度、反应时间增大而增大。研究了该膜的渗透特性,考察了制膜条件、操作参数等对膜渗透特性的影响。结果表明PDMDAAC分子量和反应时间对水通量影响较大。制备条件为NaCS 35g/L、PDMDAAC (Mw=250,000-350,000) 70g/L、反应30min的No.1膜在水通量实验中渗透性能理想,当操作压力为0.20MPa时,水通量达到了213.6 L/m2h,同时No.1膜在水通量重复试验中性能稳定,可用于渗透汽化实验。实验发现,NaCS/PDMDAAC聚电解质复合膜膜层在盐溶液中部分溶解及阳离子的吸附是影响复合膜性能的两个主要因素。聚电解质复合膜对二价S042-的截留率远大于单价Cl",这表明NaCS/PDMDAAC聚电解质体系具有应用于盐分离过程的潜力。将NaCS/PDMDAAC聚电解质复合膜进行了渗透汽化实验,选择了乙醇／水、丙酮／水、异丙醇／水等三个体系,复合膜对于三种有机物／水体系的渗透通量均大于1500g/m2·h,分离因子均大于1000,说明该膜对乙醇／水、丙酮／水及异丙醇／水体系均有较为良好的分离效果,尤其在乙醇／水体系中,最高的分离因子可达到1400以上,高于目前已报道的NaCS/PDMDAAC聚电解质复合膜对于乙醇／水的分离因子。在重复性实验及长期渗透汽化实验中,NaCS/PDMDAAC聚电解质复合膜结构稳定,性能良好。