聚酰胺復合納濾膜表面接枝硅烷偶聯(lián)劑及其性能研究.pdf

1、納濾膜具有高效率、低能耗等優(yōu)點，被廣泛用于地表水有機物、地下水硬度、部分溶解性鹽的去除和染料分離濃縮等領域，但膜污染則是目前制約納濾膜規(guī)模化應用的關鍵因素。因而，提高納濾膜的抗污染性能對于納濾膜技術的發(fā)展具有重要意義。
　　本課題選用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)作為改性材料，利用初生態(tài)聚酰胺復合納濾膜表面的殘留酰氯基團與APTES之間的反應，對聚哌嗪酰胺納濾膜進行表面接枝改性，研究表面改性對復合膜表面性質(zhì)、分離性能及抗污

2、染性能的影響規(guī)律。采用ATR-FTIR、XPS、FE-SEM、AFM、接觸角和Zeta電位等手段對復合膜表面性質(zhì)和形貌結構進行表征。采用錯流分離裝置系統(tǒng)地研究了復合膜的切割分子量及膜對不同無機鹽和有機染料的分離性能。以腐殖酸(HA)、陽離子表面活性劑（DTAB）和牛血清蛋白(BSA)作為特征污染物，考察復合膜的抗污染性能。結論如下:
　　(1)ATR-FTIR和XPS結果表明，初生態(tài)復合膜表面未反應的酰氯基團和APTES發(fā)生了酰胺

3、化或酯化反應，利用表面二次反應技術可以成功地將APTES接枝到復合膜的表面;分離層孔徑由0.88nm變?yōu)?.84nm，復合膜表面變得更加的致密，復合膜的切割分子量由290Da降至260Da。改性使粗糙度略微上升，均在20nm以下，表面改性并未對其表面粗糙度造成很大的影響。靜態(tài)接觸角測試表明，復合膜接觸角由58°下降至46°，復合膜的親水性有所增加。Zeta測試顯示復合膜表面的電負性下降，且接枝的濃度越大，電負性下降的越多。
　　(

4、2)APTES的濃度及反應時間影響改性膜的表面性質(zhì)和分離性能。增加APTES濃度和延長反應時間可增強接枝效果，但酰胺化反應或酯化反應與酰氯的水解反應為競爭關系，繼續(xù)增大反應濃度或延長反應時間改性效果變化不大。為了得到綜合分離性能最優(yōu)的復合膜，最終確定APTES改性濃度為0.4wt％，反應時間為4min，在此條件下，根據(jù)XPS分析可知，初生態(tài)膜表面的殘留酰氯基團發(fā)生酰胺化、酯化和水解反應的比例為13.2％、17.6％和69.2％。

5、　　(3)聚酰胺復合納濾膜表面接枝APTES以后，在25℃、0.5MPa的操作條件下，復合膜的水通量由67.9LMH上升至73.3LMH，脫鹽率由97.83％下降至96.08％，二者之間存在著Trade-off效應;復合納濾膜對無機鹽的截留順序為Na2SO4＞MgSO4＞NaCl＞MgCl2，符合一般荷負電納濾膜對無機鹽的截留規(guī)律;染料分離試驗發(fā)現(xiàn)，復合膜對染料的截留順序為:結晶紫＞玫瑰紅B＞甲酚紅＞亞甲基藍＞中性紅，改性膜對染料的脫除

6、率、通量皆優(yōu)于原膜;染料的分離提純實驗表明，經(jīng)過10h的染料提純試驗，料液中的鹽含量分別降至起始濃度的5.53％和0.62％，提純時間縮短，提純通量較原膜高出7.0％。
　　(4)聚酰胺復合納濾膜表面接枝APTES可提高復合膜的抗污染性能。對于DTAB、HA和BSA水溶液，改性膜的通量下降速率明顯低于原膜，原膜與改性膜過濾DTAB溶液的平衡通量下降率分別為39.6％和29.7％、過濾HA溶液的平衡通量下降率分別為28.0％和25.