超低压高通量纳滤膜高盐氨氮废水分离净化研究

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层层自组装制膜技术是将阴阳聚电解质反复交替附着在荷电基膜上,这种制备方法能实现纳米级别的单层膜厚度及活性层组成的变化,通过控制多层膜的电荷密度,分离膜的通量和截留率都会得到改善。而且纳滤膜与一价离子排斥反应弱,与高价离子排斥反应强,能实现一价与二价离子的分离。在本实验中,聚砜膜作为基膜,选择聚苯乙烯磺酸盐(PSS)作为聚阴离子电解质,聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDADMAC)作为聚阳离子电解质,经过纳滤的静态自组装制备方式,并通过场发射扫描电镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)和Zeta电位这些表征方法,纳滤膜的分离性能和制备方法的机理得到了深入研究。在静态制备过程中,考察了不同沉积时间、不同分子量的聚阳离子电解质、不同类型、不同浓度的支撑电解质对多层膜性能的影响,结果表明沉积时间选用15min,选用分子量为200,000Da的聚阳离子电解质,性能优良的纳滤膜的支撑电解质为NaCl和MgCl2,浓度为0.5mol/L。FE-SEM和AFM照片显示,制备的纳滤膜膜面均匀,粗糙度仅为26.798nm,比较平滑。随制备层数的增加,纳滤膜表面的Zeta电位值呈有规律的交替变化,说明了膜上正负聚电解质的交替组装。在0.4MPa下,自组装的(PDADMAC/PSS)6对2g/LNa2SO4的截留率达到90.6%,膜通量为60.8L/m2·h;对2g/LNaCl的截留率仅为11%左右,溶液通量达67.5L/m2·h。说明一价和二价的离子可以通过纳滤膜进行分离。试验中采用制备的(PDADMAC/PSS)6纳滤膜对含有NaCl:10g/L、Na2CO3:20g/L、NH4Cl:10g/L的原料液进行截流实验,通过改变进料流量、操作压力和进料浓度等因素,研究纳滤膜对CO32-、NH4+和Cl-的离子分离系数、截留率、膜通量和回收率的影响。结果表明进料浓度和操作压力对高盐氨氮水样的截留效果作用明显,操作压力与分离系数、膜通量和回收率成正比变化规律,而料液浓度与其成反比变化规律。随着料液流量增大,离子截留率和膜通量上升趋势缓慢,影响较其它因素微弱。通过实验选择出优异的实验条件,此时CO32-/Cl-和NH4+/Cl-的分离系数分别为64.8和23。因此,采用实验室制备的(PDADMAC/PSS)6纳滤膜对高盐氨氮废水实行分离净化及回收是可行的。
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