吖内酯掺杂的水软化纳滤膜的制备与性能研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ccb332
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半芳香聚酰胺膜被广泛的应用于水处理过程中。由于它们的内在结构特征,此类膜相比于全芳香聚酰胺膜(MPD-TMC类型的聚酰胺膜)抗污染性能良好,但是对Ca2+和Mg2+的截留率较低。其中,空间位阻和静电斥力是影响半芳香聚酰胺纳滤膜盐截留的两种主要效应。文献中报道的水软化纳滤膜大多数只关注一种效应来改善膜的盐截留性能,而忽略了两种效应的协同作用,从而导致所制备的水软化纳滤膜盐截留率提高并不明显。本文首先合成了一种新型有机分子三甲酰基-[4,4-二甲基-5(4H)-吖内酯](TMDMA),可直接作为第二反应单体或添加剂参与界面聚合反应,从而改善聚酰胺纳滤膜的位阻效应和静电排斥效应。截留分子量(MWCO)测试结果表明,随着TMDMA分子的加入,TMC-PIP类型聚酰胺膜的有效孔径从0.23 nm降低到0.18 nm。XPS测试结果表明,TMDMA的加入使膜表面羧基含量降低,原因在于TMDMA抑制了胺单体的扩散,界面聚合反应时间延长,更多的油相单体TMC发生反应,所以膜表面羧基含量降低;另外,吖内酯水解得到的末端羧基的p Ka值比苯甲酸的p Ka值大。因此TMDMA分子的加入,使p H=7时半芳香聚酰胺膜的表面电负性降低(由-47.5 m V到-43.5 m V)。脱盐性能测试结果表明,TMDMA的加入使TMC-PIP类型的半芳香聚酰胺膜对二价阳盐Ca Cl2、Mg Cl2的截留率分别增加了25.7%(71.0%到96.7%)和14.0%(82.8%到96.8%)。并且水通量分别保持在192 kg m-2 h-1和167 kg m-2 h-1,展现了令人满意的优于商业膜的水软化性能。于此同时,TMDMA分子的加入使膜的表面电负性降低,一定程度上阻碍了Ca2+和污染物结合体的形成,提高了半芳香聚酰胺膜在Ca2+存在的盐溶液中,对海藻酸纳的抗污染性能。此外,该论文研究了TMDMA分子在全脂肪聚酰胺膜体系(单体A-PIP和单体A-TAEA类型聚酰胺膜)中的应用,进一步证明了TMDMA分子参与界面聚合反应过程,通过协同调节膜的表面电荷和膜的有效孔径来改善水软化纳滤膜脱盐性能和抗污染性能性能应用的可行性和广泛性。
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