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近年来,正渗透(FO)作为一种新型膜分离技术日益受到研究者的广泛关注,并在废水处理、海水淡化、食品加工、能源生产等领域展现出较好的应用前景。然而高性能正渗透膜的匮乏限制了这种新兴技术的进一步发展。将传统反渗透膜用于正渗透过程时,实际水通量远低于理论预期值。商业化的三醋酸纤维素正渗透膜存在不耐高温、易水解、不耐酸碱、易生物降解和水通量低等问题。此外,大部分正渗透膜材料的最高应用温度低于50℃。亟需选取合适的膜材料,开发出一种具有高水通量、低盐水比、耐高温和高化学稳定性的新型正渗透膜。杂萘联苯共聚醚砜(PPBES)材料是本课题组研制的新型聚合物,分子链上独特二氮杂萘酮芳香结构赋予了其优良的耐化学稳定性、良好的溶解性能、较好的渗透选择性和优异的耐热稳定性,分子链上的醚键又使PPBES材料具有较好韧性,适用于分离膜领域。目前大部分正渗透膜都采用平板组件形式,而中空纤维膜结构具有自支撑性、制备工艺简单、装填密度高等优点。目前尚未发现使用PPBES材料制备复合正渗透中空纤维膜的文献报道。本文选用新型PPBES材料作为膜材料,通过改变铸膜液配方和纺丝工艺制备了一系列中空纤维基膜,考察了制膜工艺、基膜结构和PPBES中空纤维基膜性能之间的关系。研究表明增加铸膜液中PPBES浓度会使中空纤维基膜从疏松指状大孔变为致密海绵状小孔结构,孔隙率从83.4%下降到60.4%,水通量从340L/m2h下降到114L/m2h,截留率从79.2%升高到97.2%。铸膜液中不同种类和浓度的非溶剂添加剂对PPBES中空纤维基膜性能影响各异。随着乙二醇甲醚(EGME)含量由8wt%增加到20wt%,基膜结构从疏松指状大孔变为致密的海绵状小孔,水通量从300L/m2h减小到100L/m2h,截留率从75%升高到98.5%;随着乙二醇或者正丙醇浓度升高,基膜水通量明显升高,截留率显著下降;增加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)含量会明显降低基膜水通量,但对截留率影响较小;随着氯化锂(LiCl)浓度增加,基膜孔隙率明显增加,水通量显著升高,截留率略微减小;凝胶浴温度从10℃升高到30℃时,基膜水通量明显升高,截留率略微下降;干纺程长度从7.5cm增加到20cm,基膜结构和截留率没有明显改变;PPBES中空纤维基膜具有较好的分离性能和机械性能以及优异的耐热稳定性;随着进料液温度20℃升高到95℃,PPBES中空纤维基膜水通量从155L/m2h明显升高到428L/m2h,截留率变化较小,将其在90℃料液中测试时性能始终保持稳定。利用界面聚合方法在PPBES中空纤维基膜内腔,制备新型PPBES超薄复合正渗透(TFC-FO)中空纤维膜,并考察了 PPBES基膜的铸膜液组成和纺丝条件对复合正渗透膜性能的影响。结果表明随着PPBES浓度的升高,FO水通量和盐水比都明显下降;升高铸膜液中EGME含量会使FO水通量和盐水比明显减小;随着乙二醇或者正丙醇浓度升高,FO水通量和盐水比都呈现明显升高趋势;随着LiCl浓度从0.5wt%增加到1.5wt%,FO水通量从18.3L/m2h快速升高到25.1L/m2h,盐水比略微增加;随着凝胶浴温度升高,FO水通量明显升高而盐水比变化较小;增加干纺程长度对PPBES复合正渗透膜的盐水比的影响较小;减小基膜厚度有利于提高PPBES复合正渗透膜性能。采用超薄、高孔隙率、直通的指状孔和致密皮层的中空纤维基膜有利于制备出高性能的PPBES复合正渗透膜。考察了界面聚合工艺条件对PPBES复合正渗透膜性能的影响。正己烷作为有机溶剂制备的复合正渗透膜性能最优。升高间苯二胺(MPD)或者均苯三甲酰氯(TMC)单体浓度时,FO水通量和盐水比先呈明显下降而后变化较小趋势。增加水相浸渍时间或界面反应时间会使复合正渗透膜表面由疏松变得致密,减小了 FO水通量和盐水比。热处理过程会改变聚酰胺活性层的致密程度,减小复合正渗透膜的水通量。增加氮气吹扫时间,FO水通量和盐水比均呈现下降趋势。界面反应温度25℃时,PPBES复合正渗透膜性能较好。优化后的界面聚合条件是:先将正渗透基膜用2.0wt.%间苯二胺水溶液浸渍3min,然后氮气吹扫6min进行沥干操作,继而室温下与0.1wt./v%的均苯三甲酰氯的正己烷溶液界面聚合反应1min,然后放入50℃烘箱中热处理5min。另外,在水相或有机相中加入添加剂(相转移催化剂、二甲基亚砜、丙酮、三乙胺)能够进一步改善PPBES复合正渗透膜性能。研究了PPBES复合正渗透中空纤维膜在不同测试条件下的性能。改变溶液流速没有明显改变PPBES复合正渗透膜的性能。升高汲取液浓度可以使PPBES复合正渗透膜的水通量明显增加。随着原料液浓度升高,PPBES复合正渗透膜水通量显著下降。相比于AL-FS模式,复合正渗透膜在AL-DS模式下具有更高水通量和更低盐水比。PPBES复合正渗透膜具有优异的耐热稳定性。当汲取液温度从23℃升高到85℃,PPBES复合正渗透膜的水通量升高两倍多,盐水比变化较小。在85±2℃连续测试1500分钟内,PPBES复合正渗透中空纤维膜的性能没有明显变化。