复合反渗透膜的制备及表征

1、复合反渗透膜的制备与表征复合反渗透膜的制备与表征报告人：报告人：指导教师：指导教师： 汪勇汪勇 教授教授2014年年10月月Nanjing Tech University目录 课题背景 复合反渗透膜制备 复合反渗透膜表征与性能测试 总结Nanjing Tech University研究背景分离膜n 分离膜定义分离膜定义： 具有具有分离功能分离功能的薄膜的薄膜材料。材料。n 特点：特点： 在温和低成本条件下在温和低成本条件下实现物质分子水平的分离。实现物质分子水平的分离。最理想最理想的分离技术之一。的分离技术之一。n 21世纪的多数产业中，膜世纪的多数产业中，膜技术扮演着战略的角色。技术扮演着战

2、略的角色。Nanjing Tech University研究背景研究背景反渗透膜原理反渗透膜原理n 渗透是水通过 半透膜，从 低溶质浓度一侧到高溶质浓 度一侧，直到两侧的水的化 学位达到平衡。n 反渗透是在推动力作用下， 溶剂（水）从高溶质浓度一 侧到低溶质浓度一侧，克服 的是渗透压。Nanjing Tech University工业工业/市政废市政废水处理水处理 反渗透膜产品浓缩与产品浓缩与纯化纯化 海水海水/苦苦咸淡化咸淡化 反渗透膜在应用过程中存在的问题反渗透膜在应用过程中存在的问题: :膜污染、膜通量不高、膜的耐受性差等。膜污染、膜通量不高、膜的耐受性差等。 . .研究背景反渗透膜的应

3、用纯水纯水/超纯水超纯水生产生产 Nanjing Tech University研究背景研究背景反渗透反渗透膜材料膜材料 芳香聚酰胺醋酸纤维素耐氯性，但耐酸碱和抗耐氯性，但耐酸碱和抗微生物降解能力差微生物降解能力差优良的物化稳定性，耐优良的物化稳定性，耐强碱、耐油脂、耐有机强碱、耐油脂、耐有机溶剂、耐高温和耐日光溶剂、耐高温和耐日光性能优良，但耐酸性和性能优良，但耐酸性和耐氯性较差。耐氯性较差。由磺化聚芳醚砜与多官能团环氧树脂交联制备的反渗透膜具有优良的耐氯性能，将来有可能替代芳香聚酰胺复合反渗透膜反反渗渗透透膜膜Nanjing Tech University研究背景反渗透膜种类Nanjing

4、 Tech University基于界面聚合法对复合反渗透膜制备及表征基于界面聚合法对复合反渗透膜制备及表征以无纺布为以无纺布为底制备复合底制备复合反渗透膜反渗透膜配制混合配制混合溶液溶液结构表征结构表征性能测试性能测试优化优化制膜条件制膜条件课题研究思路 简单可控 高通量和高脱盐率 容易对其改性Nanjing Tech University复合反渗透膜制备流程示意图Nanjing Tech University复合反渗透膜的表面形貌SEM图对比对比16wt%的刮膜液（的刮膜液（PS溶液）和溶液）和20wt% 的刮膜液（的刮膜液（PS溶溶液）在相同的实验条件下制备的聚砜基膜所得电镜图，观察液）

5、在相同的实验条件下制备的聚砜基膜所得电镜图，观察发现，在电镜下，发现，在电镜下，20wt%的刮膜液制备的聚砜基膜比的刮膜液制备的聚砜基膜比16wt%的孔小，表征形貌好，具体如下图的孔小，表征形貌好，具体如下图16%PS溶液的聚砜基膜20%PS溶液的聚砜基膜Nanjing Tech University复合反渗透膜的表面形貌复合反渗透膜的表面形貌16wt%刮膜液（PS）界面聚合后，新形成膜层表面由粗糙的叶状和环状突起构成。20wt%干燥后聚砜膜表面呈现多孔状；界面聚合后膜表面与文献中表面SEM表征类似，由粗糙的叶状和环状突起构成。Nanjing Tech University纯水通量和盐截留率测

6、试条件为1 MPa下预压10 min，后进行通量截留测试。盐溶液为3 g/L的NaCl溶液。第一片膜通量相较于后两片偏大，截留率也相应偏小，应与膜表面不够均匀有关；后两片通量与之前相近，但截留率依旧在八成左右，与理想值仍差别很大。Nanjing Tech University纯水通量和盐截留率纯水通量和盐截留率Page 13测试条件仍为1 MPa下预压10 min，后进行通量截留测试。盐溶液为3 g/L的NaCl溶液。通量相较于之前都有了增大，且通量越大，截留率越小。提高热处理温度未能有效提高盐截留率。Nanjing Tech University复合反渗透膜的渗透性能第二组通量相较于之前都有

7、了增大，且通量越大，截留率越小。提高热处理温度未能有效提高盐截留率。R-盐截留率 Cp-渗透液电导率 Cf-进料液电导率 J-通量R = (1-CP/Cf) * 100% Nanjing Tech University总结总结p 我们所制备的聚砜基复合反渗透膜的膜通量较大，截留率较小，估计是我们所制备的聚砜基复合反渗透膜的膜通量较大，截留率较小，估计是膜的表面不够均匀；第二次制备的相对较好，膜通量和截留率都有了很膜的表面不够均匀；第二次制备的相对较好，膜通量和截留率都有了很好的提高。提高热处理温度未能有效提高盐截留率。好的提高。提高热处理温度未能有效提高盐截留率。p 20%wt的的PS溶液制备

8、的聚砜基膜的孔较小，表面形貌较好；界面聚合后表面溶液制备的聚砜基膜的孔较小，表面形貌较好；界面聚合后表面与文献中表面与文献中表面SEM表征类似，由粗糙的叶状和环状突起构成。表征类似，由粗糙的叶状和环状突起构成。p MPD 与与 TMC 的浓度比改变会影响活性分离层的交联度、厚度、表面形貌、的浓度比改变会影响活性分离层的交联度、厚度、表面形貌、亲水性和渗透选择性能。当亲水性和渗透选择性能。当 MPD 与与 TMC 的浓度比等于最优浓度比时，由相的浓度比等于最优浓度比时，由相关文献得，最优浓度比为关文献得，最优浓度比为20：1时，膜形貌和性能最好，故直接使用此配比。时，膜形貌和性能最好，故直接使用此配比。p 膜表面峰谷结构的化学组成不同，突起的交联度高于凹谷的交联度，即聚砜基膜表面峰谷结构的化学组成不同，突起的交联度高于凹谷的交联度，即聚砜