添加劑共混改性CA正滲透膜的制備及抗污染性研究.pdf

1、缺乏高性能的滲透膜是阻礙正滲透技術(shù)發(fā)展的主要因素。研究證明，親水性添加劑共混能夠有效提高CA正滲透膜性能。目前，有關(guān)添加劑改性CA膜方面的研究缺少系統(tǒng)性和全面性。本文從多方面系統(tǒng)地研究了6種添加劑對CA正滲透膜性能的影響。主要研究內(nèi)容包括：以醋酸纖維素（CA）為膜材料，分別以ZnCl2、乳酸、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、SiO2、TiO2和功能化的碳納米管（fCNT）為添加劑，利用相轉(zhuǎn)化法對 CA正滲透膜進行共混改性；并利用原子力顯微鏡（

2、AFM）、接觸角測定儀和掃描電子顯微鏡（SEM）考察了添加劑對 CA膜結(jié)構(gòu)和表面特性的影響；以及通過測定不同CA膜的水通量及反向鹽通量，研究了添加劑對CA正滲透膜分離性能的影響；同時，測定了CA膜在牛血清蛋白（BSA）污染實驗中的通量衰減速率和通量恢復(fù)率，并結(jié)合不同CA正滲透膜表面與污染物BSA之間的微觀作用力，研究了添加劑對CA膜的抗BSA污染性能的影響。結(jié)果表明：
　?。?）乳酸和ZnCl2對CA膜粗糙度無明顯影響；PVP使得

3、CA膜的粗糙度增加了3nm，但不受其含量影響；當(dāng)納米顆粒添加劑fCNT、TiO2和SiO2的含量分別增加到1wt％，2wt%和2wt%時，CA膜中的納米顆粒出現(xiàn)團聚作用，使得CA膜粗糙度急劇增大。6種添加劑均能提高 CA膜的表面親水性，而且親水性隨添加劑含量的增加而增強，其效果從好到差依次是：fCNT、ZnCl2、TiO2、SiO2、乳酸、PVP。
　?。?）6種添加劑均可優(yōu)化CA膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得CA內(nèi)部膜孔增大，指狀孔數(shù)量增多。

4、其中，傳統(tǒng)添加劑ZnCl2的效果最佳；CA膜ZnCl2-2的內(nèi)部膜孔直徑最大，彎曲率最小。與ZnCl2相比，其它5種添加劑改性的CA膜的指狀孔數(shù)量較少。
　?。?）在提高CA膜的水通量方面，ZnCl2效果最佳，CA膜ZnCl2-2水通量高達15.7 L/(m2?h)，比無添加劑CA膜和商業(yè)CTA膜分別高175%和34%。乳酸和PVP改性的CA膜水通量分別是14.6和10.8 L/(m2?h)。3種納米顆粒添加劑對CA膜的水通量有提

5、高，但效果不如ZnCl2和乳酸，其通量約為9 L/(m2?h)。6種添加劑均可降低CA正滲透膜的反向鹽通量，其中ZnCl2和3種納米顆粒添加劑的效果最佳，最低可達0.458 g/(m2?h)，其次是PVP，最差的是乳酸。
　?。?）3種納米顆粒對CA膜通量衰減速率降低效果相近且最佳，其次是ZnCl2，最后是PVP和乳酸。納米顆粒改性的CA膜的通量恢復(fù)率均在96%以上，其次是CA膜ZnCl2-2通量恢復(fù)率為96.5%，乳酸-5和PV