DOC《南京林业大学》

10 3.1 一步投料法和分步投料法的结果对比分析.10 3.2两性荷电纳滤膜的表征和性能

11 3.2.1两性荷电纳滤膜的表征

11 3.2.1.1性荷电纳滤膜的红外表征

11 3.2.1.2接触角

12 3.3两性荷电纳滤膜的纳滤性能

12 3.3.1接枝时间对膜的纳滤性能的影响.12 3.3.1.1 接枝时间对膜的通量的影响

12 3.3.1.2 接枝时间对膜截留率的影响

14 3.3.2 操作条件对膜的纳滤性能的影响.15 3.3.2.1压力对膜纳滤性能的影响.15 3.3.2.2浓度对膜纳滤性能的影响.17 第4章 全文结论

18 后续工作展望

19 致谢

20 参考文献

21 第1章 文献综述 1.1纳滤膜的发展及分离特点 膜分离技术是一项新兴的分离、净化和浓缩技术.由于这种技术具有高效、节能、过程基本无相变、一般在常温下进行及工艺简单、操作方便、投资省、占地少、低污染等优点, 已广泛地应用于石化、电子、纺织、轻工、冶金、医药、生物工程、食品、环保等领域,并发挥着独特的作用,被认为是20 世纪末到21 世纪初最有发展前途的高新技术之一. 常见的膜分离技术有反渗透( RO) 、超滤(UF) 、微滤(MF) 、透析(Dialysis) 、电渗析( ED) 以及渗透气化( PV) 等.纳滤(Nanofiltration,NF) 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,适宜于分离相对分子质量在200 以上,分子大小约为1 nm的溶解组分[1~3 ] .一般认为其截留相对分子质量(MWCO) 在200~1

000 之间,也有报道大于100或300 的[4 ] .NF 膜能截留有机小分子而使大部分无机盐通过,可实现不同价态离子的分离,能分离相对分子质量差异很小的同类氨基酸和同类蛋白质,并实现高相对分子质量和低相对分子质量的有机物的分离.它的出现填补了反渗透和超滤之间的空白. 1.1.1 纳滤膜的发展 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. 纳滤技术是膜分离技术研究领域的重点,目前美国、日本等国的企业界和科研机构对纳滤膜的开发十分重视,国际上已实现商品化的纳滤膜,多为复合型的纳滤膜.中国从20世纪90年代开始开始研究纳滤,初期把纳滤膜成为 疏松型 反渗透膜或 紧密型 超滤膜.在实验室中开发了CA-CTA纳滤膜,S-PES涂层纳滤膜,芳香聚酰胺复合纳滤膜和其他荷电材料的纳滤膜,并对纳滤膜的分离性能、分离机理、膜的污染机理及特种分离等方面的性能进行了实验研究,并取得了一些进展[5~7]. 1.1.2 纳滤膜的分离特点[8] A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. B操作压力低.通常比反渗透低0.5~3.0MPa , 由于所施加的跨膜压差比用反渗透达到同样的渗透通量所必须施加的压差低,有时也称 低压反渗透(Lowpressure RO) . C对不同价态离子的截留效果不同. D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. 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,因此,荷电膜对物质的分离性能主要是基于荷电效应和膜的纳米级微孔的筛分效应[9 ].纳滤膜与其他分离膜的分离特性见图1.1. 图1.1 NF 膜的分离特性 1.2纳滤的基本原理[10] (1)分离机理 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.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. (2)分离规律 对于阴离子,截留率按下列顺序递增NO3―,Cl―,OH―,SO42-,CO32―;