DOC《南京林业大学》

南京林业大学 本科毕业设计(论文) 题目:两性荷电纳滤膜的研究 学院: 理学院 专业:高分子材料与工程 学号:

070804127 学生姓名: 张辉指导教师: 曹绪芝 职称: 讲师 二O一一 年六月摘要纳滤是80年代中期发展起来的介于超滤和反渗透之间的同属于压力驱动的新型膜分离技术.

纳滤膜通常是带电荷的,荷电纳滤膜可通过静电斥力排斥溶液中与膜上所带电荷相同的离子.纳滤膜技术因其独特的性能,使得它在许多领域具有其他膜技术无法替代的地位,它的出现不仅完善了膜分离过程,而且大有替代某些传统分离方法的趋势. 本文通过在聚芳醚砜(PES)超滤膜表面依次紫外辐照接枝聚合亲水性单体对苯乙烯磺酸钠(SSS)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC) , 制备了一种亲水性的两性荷电纳滤膜.通过ATR-FTIR和表面水接触角的研究,结果表明膜表面的接枝率和亲水性随着辐照时间和单体在接枝溶液中的浓度的增加而增加.通过测定膜的纯水通量和对不同盐溶液表观截留率的变化,系统研究了接枝条件和操作条件对膜的分离性能的影响.结果表明,用这种方法制成的亲水性两性荷电纳滤膜对盐溶液的截留性能与两种单体在接枝液中的接枝条件和操作条件有关.该膜对由高价同离子和低价反离子组成的盐表现出优良的截留作用. 关键词 紫外辐照接枝、PES、两性纳滤膜、SSS、DMC Abstract Nanofiltration,between ultrafiltration and reverse osmosis,is a new type of pressure-driven membrane separation technology developed from mid-80s.Nanofiltration is usually charged, and charged nanofiltration membrane can be excluded by electrostatic repulsion the charge of the solution with the same ionic membrane.Nanofiltration technology because of its unique properties, makes it in many areas can not be replaced with other status of membrane technology, it appears not only to improve the membrane separation process, and a great alternative to the trend of some of the traditional separation methods. In this article , a hydrophilic amphoteric nanofiltration membrane was prepared by UV irradiation successive graft polymerization of sodium styrenesulfonate (SSS) and methyl acryloyloxyethyl trimethyl ammonium chloride (DMC) onto the surface of ultrafiltration membranes made of Polyethersulfone (PES).Analysis of ATR-FTIR and contact angles of the modified membrane showed that the grafting degree of the membrane and their hydrophilicity increased with the irradiation time and the monomer concentration in grafting solution.The effect of grafting condition and operation condition on the membrane performances was studied by measuring the pure water flux and salt retention.The results showed that the separation performances of the amphoteric nanofiltration membrane were related to the grafting condition and operation condition.The membrane has high retention to salts composed of low valent co-ions and counterions. Keywords: UV irradiation;

Polyethersulfone (PES);

amphoteric nanofiltration membrane;

methyl acryloyloxyethyl trimethyl ammonium chloride (DMC);

sodium styrenesulfonate (SSS) 目录前言1第1章 文献综述

2 1.1纳滤膜的发展史和分离特点

2 1.1.1纳滤膜发展史

2 1.1.2纳滤膜的分离特点.2 1.2纳滤膜的工作原理

3 1.3纳滤膜的制备

5 1.3.1相转化法

5 1.3.2共混法

5 1.3.3复合法

5 1.4制备纳滤膜的新方法

6 1.4.1纳滤膜的化学改性法

6 1.4.2低温等离子体技术

6 1.4.3光化学改性

7 1.5.纳滤膜的应用及前景

7 1.6本论文研究目的及意义

8 第2章 实验部分

10 2.1 试验药品

10 2.2 PES超滤膜的制备与改性

10 2.3 膜表面接触角的测量

11 2.4 ATR-FTIR分析表征纳滤膜

11 2.5 接枝膜的纳滤性能的评价

12 第3章 结果与讨论

13 3.1 SSS,DMC单独接枝和SSS,DMC分步接枝于基膜的比较

13 3.2两性荷电纳滤膜的表征和性能

13 3.2.1两性荷电纳滤膜的表征

14 3.2.2接触角

14 3.3两性荷电纳滤膜的纳滤性能.15 3.3.1接枝时间对纯水及不同盐溶液通量的影响.16 3.3.2接枝时间对纯水及不同盐溶液截留率的影响.17 3.4操作条件对纳滤膜性能的影响.19 3.4.1压力对纳滤膜性能的影响.19 3.4.1.1压力对纳滤膜通量的影响.19 3.4.1.2压力对纳滤膜截留率的影响.20 3.4.2浓度对纳滤膜性能的影响.21 3.4.2.1浓度对纳滤膜通量的影响.21 3.4.2.2浓度对纳滤膜截留率的影响.21 第4章 全文结论

23 后续工作展望

24 致谢

25 参考文献

26 前言纳滤膜(Nanofiltration membrane, NF)是一种压力驱动膜,具有操作压力低、渗透通量大等优点,可用于截留分子量为几百的分子或高价盐离子.近年来,随着纳滤技术在水处理等领域的广泛运用[1~3],对亲水性纳滤膜的需求不断提高.为此人们采用各种方法来提高膜的亲水性,共混改性和膜的表面接枝是目前常用的方法[2~4].研究表明,通过在微孔膜表面紫外辐照接枝聚电解质制备荷电纳滤膜是提高膜的亲水性的有效方法[5]. 国内外不少科研报刊刊登过对荷负电纳滤膜和荷正电纳滤膜的研究报,复旦大学平郑骅教授[6~8]等通过在聚芳醚砜(PES)表面接枝聚电解质单体如丙烯酸(AA)[5,6],对苯乙烯磺酸钠(SSS)[7]以及二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC)[8]制备了表面荷负电或荷正电的纳滤膜.研究结果表明,荷电纳滤膜对高价盐离子的截留作用不仅取决于纳滤膜的孔径,还受到膜表面荷电性质的影响.为了解决表面荷电纳滤膜在有高价反离子存在下截留率下降的现象,我们在本文中尝试在PES膜表面依次接上两种带相反电荷的单体,使制成两性纳滤膜,并研究了这种亲水性两性纳滤膜的制备条件以及它们对双高价盐溶液的分离性能. 第1章 文献综述 1.1纳滤膜的发展史和分离特点 1.1.1纳滤膜发展史 纳滤膜(Nanofiltration Membrane)是介于反渗透膜(Reverse Osmosis Membrane)和超滤膜(Ultrafiltration Membrane)之间的一种压力膜,近年来国际上发展较快的膜品种之一.1977年,J.E.Cadotte用哌嗪与均苯三甲酰氯和间苯二甲酰氯通过界面聚合得到了NS-300膜.20世纪80年达初期,美国Film Tec的科学家研制了一种薄层复合膜(NF-40,NF-50,NF-70),由于其膜表面孔径处于纳米级,能去除尺寸约1nm的分子,因而简称为........