無支撐正滲透膜制備及其性能研究.pdf

1、正滲透(FO)膜分離技術是一種模擬自然界中的滲透現(xiàn)象的膜分離技術，以正滲透膜兩側(cè)溶液的滲透壓差為驅(qū)動力，驅(qū)動純水從原料液（低滲透壓）擴散到汲取液（高滲透壓）。正滲透過程無需外加壓力，因此正滲透膜分離技術具有低污染、低能耗的特點。作為正滲透膜分離技術的核心，正滲透膜具有與反滲透膜類似的結構，即由活性層和多孔支撐層構成。研究人員發(fā)現(xiàn)，濃差極化尤其內(nèi)濃差極化（internal concentrationpolarization，簡稱ICP）和

2、膜污染限制了正滲透技術在實際研究與應用中的性能。因此，本論文針對正滲透膜分離技術在應用過程中出現(xiàn)的ICP和膜污染現(xiàn)象，以親水性物質(zhì)聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，簡稱PVA)、氧化石墨烯（graphene oxide，簡稱GO）及常用的正滲透膜材料——間苯二胺（m-phenylenediamine，簡稱MPD）、均苯三甲酰氯（trimesoyl chloride，簡稱TMC）為制膜材料，制備無支撐層且抗污染的正滲透膜，并對

3、其性能進行研究。
　　首先，本文以PVA和GO為制膜材料，采用溶液澆鑄法制備聚乙烯醇/氧化石墨烯膜。掃描電鏡(SEM)結果表明其結構中無明顯多孔支撐層結構。聚乙烯醇/氧化石墨烯膜表現(xiàn)出一定的正滲透性能，膜純水通量為3.7升每平方米每小時(3.7LMH)，鹽反向通量為39.8克每平方米每小時(39.8gMH)，但是其鹽截留性能有待提升;
　　第二，引入間苯二胺（m-phenylenediamine，簡稱MPD）和均苯三甲酰氯(

4、trimesoylchloride，簡稱TMC)等制膜材料，制備出無支撐正滲透膜。所制備正滲透膜水通量為3.5LMH，鹽反向通量為9.8gMH，具有較好的正滲透性能;SEM和通量測試表明所制備的正滲透膜呈無支撐層的對稱結構，并且以去離子水為原料液時，無支撐正滲透膜的水通量要比HTI(Hydration Technology Innovations)膜穩(wěn)定，表明無支撐正滲透膜可以免受ICP的影響;無支撐正滲透膜的厚度僅為38μm，拉伸強度

5、可達50MPa，滿足正滲透過程膜強度要求，并且無支撐正滲透膜的親水接觸角在7°以內(nèi)，表現(xiàn)出很強的親水性;
　　最后，在滲透膜生物反應器(OMBR)系統(tǒng)中運行時，無支撐正滲透膜的水通量比HTI膜更穩(wěn)定，通過測定膜面上胞外聚合物(extracellular polymeric substance，簡稱EPS)含量發(fā)現(xiàn)，無支撐正滲透膜上的EPS含量遠低于HTI膜上EPS含量，并且無支撐正滲透膜上的EPS通過自來水簡單清洗即可去除，而且無