SiO2/壳聚糖杂化纳滤膜的制备与应用

• 作 者: 鲁永宏
• 出 处: 西安建筑科技大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 纳滤膜 膜性能 制备 改性 通量

本文通过研究有机膜材料的特点，寻找出一种性能优良的有机纳滤膜材料，并结合无机材料的特点，开发出一种兼具两者优点的新型有机—无机杂化纳滤膜，进而研究出具有良好分离性能的纳滤膜。该研究以壳聚糖为制膜材料，通过研究制膜过程中各种因素对壳聚糖纳滤膜性能的影响，找出壳聚糖膜的最佳制膜条件。影响因素主要包括溶剂、壳聚糖浓度、交联剂含量、温度、加热方式、时间、添加剂种类及含量、凝固方式等。为了进一步提高纳滤膜的分离性能，本文又以壳聚糖为有机膜材料，纳米SiO₂为无机膜材料，采用相转化法制备了SiO₂／壳聚糖杂化膜，系统地分析了溶剂、壳聚糖浓度、偶联剂含量、温度、热处理方式、时间、添加剂含量、SiO₂含量等因素对SiO₂／壳聚糖杂化纳滤膜的结构和性能的影响，并分析了纳滤膜的热稳定性、化学稳定性、强度等性能。最后利用扫描电镜分析了膜的断面结构，通过四动态膜性能测试仪研究了其水通量和一、二价离子的截留率。研究表明，均质壳聚糖膜较戊二醛／壳聚糖交联膜有更好的抗拉强度，但均质壳聚糖膜的水通量太小，基本上没有应用前景。戊二醛／壳聚糖交联膜虽然相对于均质壳聚糖膜强度有所下降，但水通量有了很大的改善。纳米SiO₂的加入使SiO₂／壳聚糖杂化膜的机械性能增强，其抗拉强度得到明显的增强，膜的溶胀率得到改善，并具有良好的水通量、热稳定性、化学稳定性、机械强度等特性。实验结果表明，醋酸的体积分数为4％，壳聚糖浓度为28g·L^-1，戊二醛的含量为0.2％，SiO₂含量为3.4％，聚乙烯醇含量为8％，40℃下干燥，可以制备性能优异的纳滤膜，其水通量为40L·m^-2·h^-1，对二价离子的截留率可以达到60％，而且具有良好的热稳定性、化学稳定性和一定的机械强度。采用SiO₂和壳聚糖杂化制备纳滤膜，目前尚未见报道。