磺化雜萘聯(lián)苯共聚芳醚砜復(fù)合納濾膜的研究.pdf

1、含二氮雜萘酮聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的聚芳醚砜系列材料具有高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、較好的成膜性、優(yōu)良的機械強度和化學(xué)穩(wěn)定性。經(jīng)過磺化改性的雜萘聯(lián)苯聚芳醚砜，由于磺酸基團的引入不僅可以使聚合物成為荷電材料，還可以改善聚合物親水性，因此是制備耐高溫、耐氧化的高效分離膜材料。本文以雜萘聯(lián)苯共聚醚砜酮(PPESK)超濾膜為底膜，磺化聯(lián)苯二酚型雜萘聯(lián)苯共聚醚砜(SPPBES)為涂層材料，通過涂覆方法制備了SPPBES/PPESK復(fù)合納濾膜。考察了浸涂稀溶液組成（聚合

2、物濃度、SPPBES磺化度、添加劑種類、添加劑濃度）以及熱處理條件對復(fù)合膜性能的影響，優(yōu)化了制膜工藝。主要研究內(nèi)容包括：
　　⑴復(fù)合納濾膜的最佳制備條件為:SPPBES聚合物濃度為3％，乙二醇甲醚和丙酮為混合溶劑，無機鹽添加劑LiCl濃度為1％，有機溶劑添加劑丙三醇濃度為25％，非質(zhì)子極性溶劑添加劑N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)濃度為5％，所制備的復(fù)合納濾膜在1.0MPa、20℃下對1000ppm Na2SO4的脫除率為84％，

3、相應(yīng)的通量為73L/m2h。對制備的SPPBES復(fù)合納濾膜進行了紅外全反射、電子掃描電鏡、接觸角等表征分析?？疾炝薙PPBES復(fù)合膜的穩(wěn)定性能，并研究了操作條件對復(fù)合膜性能的影響。結(jié)果表明，SPPBES復(fù)合膜具有較好的耐氯、耐酸堿性和優(yōu)異的耐熱性。隨著Na2SO4溶液的料液溫度由20℃提高到90℃，復(fù)合膜的滲透通量增加了2倍，而Na2SO4的脫除率基本保持不變。復(fù)合膜滲透通量隨著操作壓力的增加呈近線性上升趨勢，Na2SO4的脫除率先略有

4、上升后趨于穩(wěn)定。
　　⑵以雜萘聯(lián)苯共聚醚砜酮(PPESK)超濾膜為底膜，選取相近離子交換容量的磺化雜萘聯(lián)苯聚醚砜(SPPES)、磺化聯(lián)苯二酚型雜萘聯(lián)苯共聚醚砜(SPPBES)、磺化對苯二酚型雜萘聯(lián)苯共聚醚砜(SPPHES)聚合物為涂層材料，分別制備了SPPES、SPPBES、SPPHES復(fù)合納濾膜，考察了涂層材料的聚合物結(jié)構(gòu)與膜性能之間的關(guān)系。由復(fù)合膜的穩(wěn)定性實驗可知，SPPES、SPPBES和SPPHES復(fù)合膜都表現(xiàn)出較好的耐化

5、學(xué)穩(wěn)定性和耐熱性。含較多二氮雜萘酮結(jié)構(gòu)的SPPES復(fù)合膜具有較高的無機鹽脫除率，復(fù)合膜脫鹽率大小順序為:SPPES＞SPPHES＞SPPBES;聯(lián)苯二酚結(jié)構(gòu)單元的引入，使得SPPBES復(fù)合納濾膜具有較高的滲透通量，同時對無機鹽Na2SO4的脫除率能夠保持在80％。
　?、沁x取對無機鹽具有較低脫除率的復(fù)合納濾膜對還原性多糖-無機鹽混合溶液進行了分離、濃縮處理。在室溫、0.8MPa測試條件下，復(fù)合納濾膜對混合溶液中還原性多糖的脫除率可

6、以達(dá)到100％，乙酸鈉的脫除率僅為12％，濁度脫除率為97.8％，COD脫除率為31％，通量可達(dá)到17L/m2h。考察了操作條件對處理結(jié)果及膜污染的影響，實驗結(jié)果表明，操作壓力由0.4MPa升高到1.2MPa，通量由7.2L/m2h升高到22.8L/m2h，還原性多糖脫除率由86％增加到94％;操作溫度從20℃升高到80℃，通量由13L/m2h增加到40L/m2h;隨著操作時間的延長，復(fù)合膜對還原性多糖和乙酸鈉的脫除率幾乎保持不變，而滲

7、透通量逐漸下降。以0.1 mol/L的HCl、NaClO和NaOH水溶液為清洗劑對膜進行了清洗，實驗結(jié)果表明，所選用的三種清洗劑均具有很好的清洗效果，膜表面污染物得到了較好的去除。在60℃、0.8 MPa下，研究了復(fù)合納濾膜在分離混合液過程中短期運行時膜分離性能的變化情況。在5次循環(huán)分離實驗過程中，復(fù)合膜對還原性多糖和乙酸鈉具有良好的分離效果，可以實現(xiàn)多糖的分離、濃縮。
　　⑷考察了隨著操作溫度的增加，SPPBES復(fù)合納濾膜對帶電

8、溶質(zhì)和中性溶質(zhì)分離性能的變化情況。根據(jù)非平衡熱力學(xué)模型和細(xì)孔模型對試驗結(jié)果進行模擬，得到了不同溫度下納濾膜的特征參數(shù)。隨著操作溫度由10℃增加到90℃，膜的純水透過系數(shù)Lp由20.23×10-12m·s-1·Pa-1增加到68.33×10-12m· s-1·Pa-1(純水透過系數(shù)增加了2.4倍)，細(xì)孔半徑rp由0.48nm增加到0.81nm(孔徑增大69％)。其中當(dāng)操作溫度由10℃增加到50℃時，SPPBES復(fù)合納濾膜的細(xì)孔半徑rp由0