论文部分内容阅读
海水淡化是解决水资源短缺的重要途径之一。海水淡化的诸多方法中，反渗透法以其耗能少、清洁、占地小、操作管理方便等优势受到广泛的关注。反渗透膜是反渗透过程的核心，反渗透膜的性能直接决定反渗透系统的效果。所以提高反渗透膜的性能成为反渗透过程最关键的研究内容之一。目前对于反渗透膜的研究绝大部分集中在对于活性分离层的改性研究以提高反渗透膜的性能方面。然而，作为界面进行聚合反应的基底层，基膜的性质，尤其是表面性质（包含表面孔径、孔隙、亲疏水性质等），对于反渗透性能的影响不可忽视，亟待加强这方面的研究。本课题工作的主要目的是制备出不同结构和性质的基膜，研究基膜性质对于反渗透膜性能的影响，为制备高性能反渗透膜提供有益信息。本论文的主要内容包括制备面向反渗透复合膜的基膜以及对于界面聚合法制备反渗透膜工艺的考察。具体研究内容如下: 首先，我们使用非溶剂诱导相分离法(NIPS)制备聚砜/聚砜-b-聚乙二醇(PSF/PSF-b-PEG)共混超滤膜。膜性能测试和表征表明:含有PSF-b-PEG组分的共混膜，膜通量和亲水性大幅上升，最高通量接近400 Lm-2·h-2·bar-1;由于PEG链段固化在PSF链段上，亲水效果可以自发长久保持;改变PSF-b-PEG的用量，可调节膜通量和膜表面亲水性，可用于后续研究基膜对于反渗透性能的影响。 其次，我们以PSF/PSF-b-PEG共混超滤膜为基膜，通过界面聚合法制备聚酰胺反渗透膜。我们对于界面聚合过程中的工艺条件进行详细考察，得到最佳制膜条件为:水相间苯二胺(MPD)含量为1.7 wt％，有机相均苯三甲酸氯(TMC)含量为0.2 wt％，水相十二烷基硫酸钠(SDS)的含量0.2 wt％，反应时间为120s，热处理时间为12 min，水相接触时间为150s，水相pH值为12。为后续实验奠定基础。 最后，以制备具有表层均孔、底层大孔结构的均孔膜为最终目标，直接以PSF-b-PEG嵌段共聚物为膜基材料，采用NIPS法制备超滤膜。我们分别对四氢呋喃/N，N-二甲基甲酰胺(THF/DMF)、氯仿/N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂体系进行了详细考察，研究了嵌段共聚物中不同PEG含量、溶剂体系组成、湿膜厚度、挥发时间等参数对于膜结构的影响。嵌段共聚物中PEG含量过高会使膜趋于致密结构。湿膜厚度会影响低沸点溶剂的挥发和嵌段共聚物链段的移动，从而影响膜结构。挥发时间的控制对于膜形貌的控制十分重要，挥发时间过长会使得膜形成更加致密的结构，不利于多孔结构的出现。当铸膜液聚合物含量为16wt％，溶剂体系为氯仿/D MAC（氯仿含量30％），湿膜厚度120μm，溶剂挥发时间40 s时，在膜表面获得了接近均孔的结构。