聚離子液體修飾荷電納濾膜制備及脫鹽性能研究.pdf

1、印染廢水含有一定量的染料和電解質(zhì)，不僅對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而且浪費(fèi)資源并提高印染成本，因此，對印染廢水進(jìn)行處理并回收利用其中資源具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。針對染料廢水中所含電解質(zhì)的脫除，傳統(tǒng)納濾膜比較適宜于一價(jià)鹽和低分子量有機(jī)物的分離，而對于二價(jià)鹽與有機(jī)物的分離效果并不理想。為此，本文基于我們研究所多年的相關(guān)研究基礎(chǔ)，旨在通過聚離子液體實(shí)現(xiàn)納米無機(jī)材料的荷電修飾，以共混-相轉(zhuǎn)化方法制備有機(jī)無機(jī)雜化荷正電納濾膜，期望該膜對二價(jià)陰離子具有較高透過

2、率。本文主要研究內(nèi)容及研究成果如下:
　　(1)離子液體單體制備及SiO2-PIL/PES雜化荷正電納濾膜制備
　　以三乙胺和烯丙基氯為原料制備了季銨型離子液體單體，采用反向原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（RATRP）的方法在納米SiO2表面實(shí)現(xiàn)了離子液體的接枝聚合;以聚醚砜(PES)為膜材料、聚離子液體修飾的納米SiO2微粒為荷電基團(tuán)制備鑄膜液，通過共混-相轉(zhuǎn)化方法，制備了SiO2-PIL/PES有機(jī)無機(jī)雜化荷正電納濾膜，并對其進(jìn)行了

3、性能表征。結(jié)果表明，在該體系下RATRP的最佳聚合時(shí)間為24h，且反應(yīng)活性可控，聚合分子量可達(dá)2800Da，分散度為1.02。所制雜化荷正電納濾膜具有較強(qiáng)的親水性，其膜表面水接觸角達(dá)到57.5°，純水滲透性達(dá)到189.2L/(m2·h·MPa)，在0.4MPa操作壓力下，膜對活性紅49和活性黑5表現(xiàn)了優(yōu)異的截留性能，其截留率分別保持在85％，90％以上;膜對電解質(zhì)尤其是二價(jià)陰離子鹽則表現(xiàn)出較好的透過性能，MgCl2、MgSO4的截留率保

4、持在10％以下，對NaCl和Na2SO4的截留率約5％以下。
　　(2)HNTs-PIL/PES雜化荷正電納濾膜制備
　　通過RATRP方法，在天然埃洛石納米管表面實(shí)現(xiàn)了聚離子液體的荷電修飾，從而制備了荷正電納米微粒HNTs-PIL，然后通過共混-相轉(zhuǎn)化的方法制備了HNTs-PIL/PES有機(jī)無機(jī)雜化荷正電納濾膜。結(jié)果表明，隨著HNTs-PIL的添加，雜化膜親水性隨之增強(qiáng)（膜表面水接觸角達(dá)到60.5°），雜化膜的熱穩(wěn)定性顯著

5、增加（其熱分解溫度增加20-40℃，最高達(dá)到435℃）。在0.4MPa操作壓力下，所制雜化荷正電納濾膜對活性紅49的截留率達(dá)85％，對活性黑的截留率保持在95％以上，而對MgCl2、MgSO4的截留率則在10％左右，對NaCl和Na2SO4的截留率5％左右。
　　(3)HT-PIL/PES雜化荷正電納濾膜制備
　　采用尿素分解、均勻共沉淀方法制備了高結(jié)晶度的鎂鋁水滑石(Mg-AlHT)，對其層間的陰離子首先進(jìn)行硝酸根置換，繼

6、而以RATRP的方法對其進(jìn)行聚離子液體荷電修飾(HT-PIL)作為無機(jī)荷電納米材料。通過共混-相轉(zhuǎn)化方法制備HT-PIL/PES有機(jī)無機(jī)雜化納濾膜，并對雜化膜性能進(jìn)行了系列表征，結(jié)果表明，HT-PIL在膜溶劑N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中成功實(shí)現(xiàn)了原位剝離，所制備雜化膜表面水接觸角可達(dá)63.5°，機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性也明顯增強(qiáng)，在0.4MPa操作壓力下，所制雜化荷正電納濾膜對活性紅49的截留率達(dá)90％，對活性黑的截留率保持在95％以上

7、，而對MgSO4的截留率低于15％，對Na2SO4的截留率低于10％。
　　聚離子液體荷電修飾的上述三種無機(jī)納米材料之空間尺寸和形貌結(jié)構(gòu)對荷正電納濾膜表皮層厚度、離子交換容量以及純水滲透性有較大影響。無機(jī)納米微?？臻g尺寸越小，所制雜化膜親水性、滲透性能的提高越明顯;無機(jī)納米微粒的形貌結(jié)構(gòu)對其在膜主體中的分布有較大影響，對雜化膜的離子交換容量、滲透分離性能影響較為突出，因此，通過控制雜化膜中無機(jī)納米材料的形貌結(jié)構(gòu)和空間尺寸可以調(diào)控制