DOC《南京林业大学》

6 1.5.2纳滤膜的应用现状

6 1.6本文研究的目的及意义

7 第2章 实验部分

8 2.1 试验药品

8 2.2 P(DMC+SSS)两性荷电纳滤膜的制备

8 2.3 ATR-FTIR分析表征纳滤膜

9 2.4 膜表面接触角的测量

9 2.5 接枝膜的纳滤性能的评价

9 第3章 结果与讨论

11 3.1接枝单体对纳滤膜的影响

11 3.2 P(DMC+SSS)两性纳滤膜的表征

11 3.2.1 ATR-FTIR

11 3.2.2 表面接触角

12 3.3 P(DMC+SSS)荷电纳滤膜的纳滤性能

13 3.3.1接枝时间对纳滤膜性能的影响

13 3.3.2压力对纳滤膜性能的影响

14 3.3.3盐溶液浓度对纳滤膜性能的影响

15 第4章 结论

17 致谢

18 参考文献

19 第1章 文献综述 1.1纳滤膜的定义及发展 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,因而简称为纳滤膜.到了20世纪90年代,纳滤膜得到了飞速的发展,还针对不同的应用领域,相继开发了一批分离性能独特的纳滤膜.纳滤膜具有操作压力低、渗透通量大、运行成本低,对高价盐离子和分子量高于300的有机物有很高截留等优点,成为近年来在国内外发展很快的膜技术[1~3]. 1.2纳滤的基本原理 纳滤膜为无孔膜,通常认为其传质机理为溶解-扩散方式.大多数纳滤膜为具有三维交联结构的复合膜,与反渗透膜相比,由于具有尺寸更大的 孔结构 ,因而纳滤膜三围交联结构更疏松,即网络具有更大的立体空间[4].不少纳滤膜表面荷负电,对于不同电荷和不同价态的离子有不同的Donnan效应,纳滤膜的这些 孔结构 和表面特征决定了其独特的分离性能,即纳滤膜对无机盐的分离行为不仅由化学势梯度控制,同时也受到电势梯度的影响,即纳滤膜的行为与其荷电性能,以及溶质荷电状态和相互作用都有关系[5-7]. 纳滤膜的孔径在纳米级内,其中有些膜对不同价的阴离子有显著的截留差异,可以进料中部分或绝大部分的无机盐透过,并且操作压低,透过通量较大.这些特点,使纳滤在水的软化、有机低分子的分级、有机物的除盐净化等方面,有独特的优点和明显的节能效果.但是与外国相比,中国纳滤膜的研制、组器技术和应用开发等都刚起步[8-11]. 1.3纳滤膜的分离特点[12] (1)截留的相对分子质量在200-1000之间,适宜于分离相对分子量在200以上的低分子有机物和多价盐,相当于分子尺寸为1nm左右的溶解组分. (2)操作压力低.反渗透的操作压很高,一般可达几至十几MPa,而纳滤操作的操作压力一般低于1.0MPa,故有 低压反渗透 之称. (3)对不同价态离子的截留效果不同.对单价离子的截留率,对二价和高价离子的截留率高.纳滤膜对阴离子的截留率按下列顺序递增:NO3-,Cl-,OH-,SO42-,CO32-.对阳离子的截留率按下列顺序递增:H+,Na+,K+,Mg2+,Ca2+,Cu2+. (4)对离子的截留受离子的价电荷数和离子半径的影响,在分离同种离子时,离子的价电荷数越高,膜对该离子的截留率越大. 根据膜材料带电基团的不同,荷电膜可分为荷正电膜、荷负电膜及两性膜.常见荷正电膜中带电基团为季铵盐,其次为膦基,荷负电膜中常含磺酸根或羧酸根.两性膜即膜上同时含有阴阳带电离子基团,改变制膜工艺及操作条件 ,最终制得的两性膜可能带正电或带负电.在两性膜中有pH响应性膜和压力响应性膜,即随着膜外部溶液pH值或操作压力的改变,膜电位越过等电点,其荷电性随之改变[11-12].Sorin等[13]研究了商用荷电纳滤膜(Desal GH,Osmonics 公司)对聚氨基羧酸的截留性能.结果发现pH值从1~7,截留率从10%~99%,表明该膜由荷正电越过等电点变为荷负电膜.荷电膜材料主要有高分子材料及无机材料.高分子材料主要有醋酸纤维素(CA)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、磺化聚砜(SPS)、聚丙烯腈(PAN)等;