论文部分内容阅读
膜分离技术具有绿色环保、高效、低成本等优点，在印染废水处理、有机溶剂回收等领域得到广泛关注。然而，分离过程存在的膜污染、膜性能衰减等问题限制了膜的广泛应用。膜表面亲/疏水化、粗糙化、荷电性是改善膜污染的常用方法。论文基于自清洁性超亲水界面和“荷叶效应”超疏水界面制备思路与途径，通过原位自组装方法构建膜表面微纳米结构，制备具有超亲/超疏水性复合膜，提高膜的抗污染性，并将其用于纳滤与耐有机溶剂纳滤领域，对采用简便方法制备超亲/超疏水性复合膜及其规模化应用提供基础。 采用原位自组装法制备超亲/超疏水复合膜。首先在预处理后的PAN基膜上组装2层PEI/PAA，然后原位组装2层水化硅酸钙(CSH)，得到超亲水性(PEI/PAA-CSH)2.0复合膜。在该超亲水复合膜基础上，用三甲基全氟硅烷(TMFS)对其表面改性，获得超疏水性(PEI/PAA-C SH)2.0/TMFS复合膜，实现了超亲水到超疏水的一步转换。采用傅里叶红外光谱仪(ATR-FTIR)、膜表面Zeta电位仪、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、接触角仪对复合膜进行表征。研究表明，复合膜表面均荷负电性，且具有较高的粗糙度，(PEI/PAA-CSH)2.0复合膜的平均粗糙度为251nm，亲水性复合膜的接触角为3.8°，疏水膜的接触角为155.6°，达到了超亲水、超疏水效果。最优化条件下制备的(PEI/PAA-CSH)2.0超亲水复合膜能够有效分离二甲酚橙、罗丹明B、甲基蓝三种染料，截留率均大于74％，通量大于202L/m2hMPa;(PEI/PAA-CSH)2.0/TMFS超疏水复合膜具有良好的有机溶剂纳滤性能，染料截留率均大于70％，通量高于60L/m2hMPa。此外，这两种复合膜能够在10ppm甲基蓝溶液中连续运行超过40小时，稳定性良好，超疏水膜在乙醇中溶胀度仅为3.12％，耐溶剂性好，并且超亲/超疏水复合膜对100mg/L的BSA和HA均具有良好的抗污染性，通量恢复率超过80％。 采用离子交换法制备润湿性可逆转换复合膜。首先采用原位自组装法制备表面荷正电的PDDA/PAA-CSH超亲水复合膜，其反离子经全氟辛酸根(PFO-)离子交换后，膜表面由超亲水性变为疏水性，再通过Cl-交换后，又重新获得超亲水性，其润湿性可在1.8°-118.6°之间多次转换。当全氟辛酸钠的浓度为0.1mol/L、40℃时，经PFO-负离子交换30min，得到的疏水性(PDDA/PAA-C SH)2.5/PFO-复合膜，水珠可以在表面自由滚动，带走表面灰尘具有良好的自清洁性;当NaCl浓度为1.0mol/L、40℃时，疏水膜的全氟辛酸根离子交换氯离子30min，又获得超亲水(PDDA/PAA-CSH)2.5/Cl-复合膜，可有效分离染料溶液。