正滲透膜制備及其含鹽水處理性能初探.pdf

1、膜分離過(guò)程作為一種高效分離、濃縮、提純及凈化技術(shù)，廣泛地應(yīng)用于各行業(yè)；尤其在水處理相關(guān)領(lǐng)域，正在為解決水資源短缺和水污染問(wèn)題而發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。常規(guī)壓力驅(qū)動(dòng)膜，MF、UF、NF和RO等占據(jù)主要膜市場(chǎng)，新型膜分離技術(shù)也不斷出現(xiàn)，并得到一定的應(yīng)用。正滲透（Forward osmosis）作為一種新型膜分離技術(shù)，其關(guān)注和研究日趨廣泛與深入，并已在一些領(lǐng)域得到應(yīng)用，前景廣闊。
　　本課題以正滲透平臺(tái)的建立為依據(jù)，首先篩選典型的汲取劑

2、，利用OLI系統(tǒng)計(jì)算其標(biāo)況下的滲透壓；進(jìn)而以商業(yè)化 RO膜和正滲透膜進(jìn)行測(cè)試，對(duì)正滲透過(guò)程基本規(guī)律進(jìn)行探索。FO模式較PRO模式性能降低，推測(cè)主要由于鹽的反向擴(kuò)散進(jìn)入膜支撐層，造成膜孔堵塞，而一般認(rèn)為是稀釋的內(nèi)濃差極化。
　　在初步掌握正滲透過(guò)程規(guī)律基礎(chǔ)上，開(kāi)展正滲透膜的制備研究，并對(duì)其進(jìn)行性能和結(jié)構(gòu)表征。以親水性醋酸纖維素（CA）為制膜材料，通過(guò)浸沒(méi)沉淀相轉(zhuǎn)化工藝制膜。探討采用極性有機(jī)溶劑 DMAc，CA常用溶劑丙酮，CTA常用

3、溶劑1,4-二氧六環(huán)（Dioxane）所制備FO膜的特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以DMAc為溶劑所得膜，不夠致密；以Dioxane為溶劑所得膜，可以保證較高的致密性，水通量也相對(duì)較好；以丙酮為溶劑所得膜，在固含量較低情況下，亦可得到致密膜，但通透性較差。接著開(kāi)展有機(jī)添加劑，對(duì)鑄膜液流延性，膜結(jié)構(gòu)和性能影響研究。研究表明，磷酸三乙酯（TEP）可有效提高膜的水通量；甲酰胺雖可較大程度地提高水通量，但截留性相對(duì)較差；而甲醇可提高膜的致密性。
　

4、　為改善單一溶劑制膜致密性和通透性不能兼顧的問(wèn)題，以及考慮后續(xù)合金材料的摻雜，本課題考察了混合溶劑的制膜效果。Dioxane和DMAc制得 FO膜，水通量和截留性皆可控制在一定程度；Dioxane和丙酮制得FO膜，具有較好的截留性，水的通透性也較好。在此基礎(chǔ)上，我們探討混合溶劑中，添加劑對(duì)于膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TEP可以很好地改善膜的通透性，而甲酰胺雖然可以適當(dāng)改善通透性，但截留性降低較多。以Dioxane和DMAc或者丙

5、酮為混合溶劑，TEP為添加劑的優(yōu)化配方，擁有較好的水通量，并保持一定的截留性，可以作為后續(xù)膜改性研究基礎(chǔ)。
　　對(duì)商業(yè)化FO膜和RO膜及優(yōu)化制得FO膜，進(jìn)行海水和苦咸水淡化，對(duì)比模擬研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，制得FO膜的水通量和截留性，可與HTI商業(yè)化FO膜接近。以1.5M蔗糖為汲取液，對(duì)0.5M氯化鈉模擬海水，水通量可以維持在3L/(m2·h)左右，鹽的滲透通量低于1g/(m2·h)；對(duì)8000mg/L氯化鈉模擬苦咸水，水通量可以達(dá)到4.