本文關(guān)鍵詞：水軟化用納米纖維基復(fù)合濾膜的制備　出處：《東華大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：納濾技術(shù)是近些年發(fā)展的一種新型水軟化工藝,具有無(wú)污染、工藝簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn),已得到廣泛的應(yīng)用。納濾膜的孔徑在1nm左右,且表面具有荷電效應(yīng),可有效去除水中Ca2+、Mg2+等二價(jià)鹽離子,在水軟化領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。復(fù)合膜作為一種常見的納濾膜結(jié)構(gòu)被廣泛研究,主要包括多孔基膜和功能阻隔層,其優(yōu)勢(shì)在于復(fù)合膜各層可以進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整實(shí)現(xiàn)最佳的納濾效果。本課題以聚丙烯腈(PAN)納米纖維為基膜,丙烯腈-丙烯酸共聚物(PAN-AA)為中間過渡層,通過層層自組裝技術(shù)(LBL)在雙層納米纖維基膜表面形成不同的聚電解質(zhì)(PEC)功能阻隔層,成功制備出一系列水軟化用納米纖維基復(fù)合濾膜。制備聚丙烯腈/丙烯腈-丙烯酸共聚物復(fù)合膜(PAN-AA/PAN)時(shí),先通過靜電紡絲法制備一層較厚的PAN納米纖維膜,然后在其表面沉積另一層較薄的PAN-AA納米纖維過渡層,之后利用溶液垂溶成膜后處理技術(shù)對(duì)PAN-AA納米纖維進(jìn)行處理,得到超薄的PAN-AA親水中間過渡層。溶液垂溶操作時(shí),需將PAN-AA/PAN雙層納米纖維膜浸泡于合適的緩沖溶液中,通過控制PAN-AA納米纖維的沉積時(shí)間,調(diào)節(jié)緩沖溶液的p H值以及垂溶改性時(shí)間,獲得完整的表面無(wú)孔的PAN-AA中間過渡層。研究發(fā)現(xiàn),該過渡層表面呈負(fù)電荷可吸引帶正電的聚陽(yáng)離子電解質(zhì),同時(shí)在層層自組裝的過程中也可防止聚電解質(zhì)溶液滲入納米纖維基膜內(nèi)部。與傳統(tǒng)的涂覆法相比,層層自組裝法在制備復(fù)合膜的過程中可以有效控制納米纖維基膜表面的功能阻隔層的厚度,因此更有利于復(fù)合膜的過濾性能。本課題研究中,分別以聚二甲基二烯丙基氯化銨(pdadmac)、聚丙烯胺鹽酸鹽(pah)為聚陽(yáng)離子電解質(zhì),聚丙烯酸(paa)為聚陰離子電解質(zhì),通過層層自組裝法制備聚電解質(zhì)納米纖維復(fù)合濾膜。在靜電力的作用下,陽(yáng)離子聚合物與陰離子聚合物在膜表面形成了一層結(jié)構(gòu)和性能都較為穩(wěn)定的聚電解質(zhì)超薄功能層。利用掃描電鏡(sem)和衰減全反射紅外光譜(atr-ftir)對(duì)復(fù)合膜的微觀形態(tài)、組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,采用交錯(cuò)流(cross-flow)方式進(jìn)行膜過濾測(cè)試,對(duì)復(fù)合膜的過濾性能進(jìn)行表征。配制初始濃度均為1000ppm的不同離子溶液(cacl2、mgcl2、mgso4、na2so4),用于測(cè)試聚二甲基二烯丙基氯化銨/聚丙烯酸(pdadmac/paa)復(fù)合膜對(duì)不同鹽離子的分離性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,復(fù)合膜的水通量隨聚電解質(zhì)自組裝層數(shù)的增加明顯降低,而鹽離子截留率則呈增加趨勢(shì),當(dāng)操作壓力為0.5mpa,pdadmac濃度為0.3wt%,組裝層數(shù)為11時(shí),聚電解質(zhì)復(fù)合膜對(duì)四種不同鹽離子溶液的截留效果達(dá)到最佳,分別為89.6%、83.3%、73.5%和63.1%。利用不同的離子溶液,同樣測(cè)試聚丙烯胺鹽酸鹽/聚丙烯酸(pah/paa)復(fù)合膜的過濾性能。測(cè)試表明,當(dāng)pah濃度為0.4wt%,自組裝層數(shù)為11時(shí),聚電解質(zhì)復(fù)合膜對(duì)四種不同鹽離子溶液的過濾效果達(dá)到最佳(分別為91.2%、85.2%、75.3%、65.1%)。兩種復(fù)合膜對(duì)不同離子的分離能力存在較大差異,對(duì)不同鹽離子溶液的脫除順序均為CaCl2MgCl2MgSO4Na2SO4。但與PDADMAC/PAA聚電解質(zhì)復(fù)合膜相比,PAH/PAA復(fù)合納濾膜對(duì)不同鹽離子溶液的截留性能更好,更有利于水軟化應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ051.893

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