【摘 要】
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纳滤膜作为一种低压分离技术,其孔径范围为0.5-2 nm,可用来截留无机盐和小分子有机物(如染料)等。最先进的薄膜复合纳米过滤(TFC-NF)膜基于交联聚酰胺(PA)活性层,该活性层是
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纳滤膜作为一种低压分离技术,其孔径范围为0.5-2 nm,可用来截留无机盐和小分子有机物(如染料)等。最先进的薄膜复合纳米过滤(TFC-NF)膜基于交联聚酰胺(PA)活性层,该活性层是通过在超滤膜载体上的界面聚合(IP)形成的。为了实现在较高的水渗透下操作来提高它们的分离性能,但是研究人员通常会遇到盐份(如硫酸钠)流失和防污能力弱等的障碍。因此,纳滤膜的研究重点仍然是在不牺牲其硫酸钠截留率和防污能力的情况下,提高其水渗透性能。本文首先从构建具有高的水通量的纳滤膜出发。通过在PIP和TMC的界面聚合过程中引入Zn(Ⅱ)来调节聚酰胺纳滤膜的结构和性能。预加载的硝酸锌和PIP络合限制了水相单体的扩散速度使得膜表面形成了条纹状的大纳米孔(约9.3?)聚酰胺图灵结构。在染料分离实验中,TFC-Zn膜在具有相当高的染料截留率(≈90%)的同时,水渗透通量(≥117.2 L/m~2·h)是未添加六水合硝酸锌的TFC膜的4倍以上。随后,为改善纳滤膜的脱盐性能。通过原位反扩散的方法在聚酰胺膜纳米孔处引入ZIF材料,在膜表面构建了水通道。有机配体和金属离子在聚酰胺膜表面的扩散过程主要发生在聚酰胺分离层中的缺陷处,并原位封堵这些缺陷,发挥了ZIF材料的自密封性能。因此具有3.0～3.5?孔结构的ZIF材料有助于水分子通过膜材料,同时阻止了硫酸钠无机盐的渗透。结果显示:TFN-ZIF膜不仅显示出比TFC膜3～4倍的水通量,而且还具有相当高的硫酸钠截留率和防污能力。具体地,本文以ZIF-8材料为一实例研究了Zn(Ⅱ)的负载量,反扩散过程对膜的结构和性能的影响。扩展ZIF-8材料至ZIF-7和ZIF-90,考察了咪唑配体结构对膜结构和性能的影响,证实了该方法的普适性。
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