基于三醋酸纖維素混合基質(zhì)膜的水-鹽傳輸性能研究.pdf

1、自1960年起，以聚合物為基體的脫鹽膜過(guò)程(如反滲透(RO)和納濾膜(NF))已經(jīng)得到了廣泛地發(fā)展。它們的膜性能通常用通量和截留來(lái)表征。根據(jù)對(duì)已有數(shù)據(jù)的總結(jié)，水通量和鹽截留之間往往具有反相的關(guān)系，和氣體分離膜中存在的tradeoff關(guān)系和上限一樣，在上限之上基本上沒(méi)有數(shù)據(jù)點(diǎn)存在。目前，商業(yè)化的反滲透膜為芳香聚酰胺反滲透膜，由于聚酰胺薄層復(fù)合層很容易污染和耐氯性差等缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用和長(zhǎng)期的使用性能。醋酸纖維素反滲透膜抗污染和耐氯性好，但

2、是醋酸纖維素反滲透膜技術(shù)受到很多的技術(shù)上的限制。目前，人們對(duì)提高醋酸纖維素膜性能的嘗試還是基于一些經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，缺乏膜材料對(duì)水分子和鹽離子傳質(zhì)機(jī)理的了解，對(duì)構(gòu)效關(guān)系還不太不清楚。基于此，我們以溶解-擴(kuò)散理論為基礎(chǔ)，研究醋酸纖維素膜水/鹽傳質(zhì)機(jī)理，為醋酸纖維素膜的性能的改進(jìn)提供理論指導(dǎo)。
　　本文通過(guò)共混的方法將不同種類的無(wú)機(jī)顆粒(如還原氧化石墨烯(RGO)、ZSM-5沸石，MCM-41沸石，ZIF-8，SiO2和氧化石墨烯(GO))添

3、加到三醋酸纖維素鑄膜液中制備了三醋酸纖維素混合基質(zhì)致密膜。通過(guò)熱場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(TESEM)和特征X射線能譜儀(EDX)研究了不同混合基質(zhì)膜的膜表面形態(tài)和膜表面無(wú)機(jī)顆粒分布情況。根據(jù)溶解-擴(kuò)散理論研究其水/鹽傳輸性能。添加疏水性的無(wú)機(jī)顆粒制備的混合基質(zhì)膜的平衡水吸收（水體積分?jǐn)?shù)）隨著無(wú)機(jī)顆粒含量的增加而略微降低。添加親水性的無(wú)機(jī)顆粒平衡水吸收（水體積分?jǐn)?shù)）隨無(wú)機(jī)顆粒的含量增加而增加。而鹽吸收系數(shù)對(duì)無(wú)機(jī)顆粒含量的增加變化不是特別明顯

4、。無(wú)機(jī)顆粒含量低于1 wt％其水滲透系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)基本上變化不大。添加無(wú)機(jī)顆粒所制備的混合基質(zhì)膜的鹽滲透系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)均降低，說(shuō)明無(wú)機(jī)顆粒會(huì)阻礙Na+與Cl-的傳輸。混合基質(zhì)基質(zhì)膜的水/鹽溶解、擴(kuò)散和滲透選擇性的數(shù)據(jù)點(diǎn)都在CTA原膜上方，說(shuō)明添加了無(wú)機(jī)顆粒所制備的混合基質(zhì)膜的水/鹽選擇性能都有所提高。氧化石墨烯/三醋酸纖維素混合基質(zhì)膜較其他來(lái)說(shuō)具有較高的水和鹽滲透性能，在CTA膜內(nèi)添加一定含量的無(wú)機(jī)顆粒(如ZSM-5，ZIF-8和GO)