聚酰胺復(fù)合納濾膜表面接枝硅烷偶聯(lián)劑及其性能研究.pdf

1、納濾膜具有高效率、低能耗等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于地表水有機(jī)物、地下水硬度、部分溶解性鹽的去除和染料分離濃縮等領(lǐng)域，但膜污染則是目前制約納濾膜規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵因素。因而，提高納濾膜的抗污染性能對于納濾膜技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。
　　本課題選用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)作為改性材料，利用初生態(tài)聚酰胺復(fù)合納濾膜表面的殘留酰氯基團(tuán)與APTES之間的反應(yīng)，對聚哌嗪酰胺納濾膜進(jìn)行表面接枝改性，研究表面改性對復(fù)合膜表面性質(zhì)、分離性能及抗污

2、染性能的影響規(guī)律。采用ATR-FTIR、XPS、FE-SEM、AFM、接觸角和Zeta電位等手段對復(fù)合膜表面性質(zhì)和形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。采用錯(cuò)流分離裝置系統(tǒng)地研究了復(fù)合膜的切割分子量及膜對不同無機(jī)鹽和有機(jī)染料的分離性能。以腐殖酸(HA)、陽離子表面活性劑（DTAB）和牛血清蛋白(BSA)作為特征污染物，考察復(fù)合膜的抗污染性能。結(jié)論如下:
　　(1)ATR-FTIR和XPS結(jié)果表明，初生態(tài)復(fù)合膜表面未反應(yīng)的酰氯基團(tuán)和APTES發(fā)生了酰胺

3、化或酯化反應(yīng)，利用表面二次反應(yīng)技術(shù)可以成功地將APTES接枝到復(fù)合膜的表面;分離層孔徑由0.88nm變?yōu)?.84nm，復(fù)合膜表面變得更加的致密，復(fù)合膜的切割分子量由290Da降至260Da。改性使粗糙度略微上升，均在20nm以下，表面改性并未對其表面粗糙度造成很大的影響。靜態(tài)接觸角測試表明，復(fù)合膜接觸角由58°下降至46°，復(fù)合膜的親水性有所增加。Zeta測試顯示復(fù)合膜表面的電負(fù)性下降，且接枝的濃度越大，電負(fù)性下降的越多。
　　(

4、2)APTES的濃度及反應(yīng)時(shí)間影響改性膜的表面性質(zhì)和分離性能。增加APTES濃度和延長反應(yīng)時(shí)間可增強(qiáng)接枝效果，但酰胺化反應(yīng)或酯化反應(yīng)與酰氯的水解反應(yīng)為競爭關(guān)系，繼續(xù)增大反應(yīng)濃度或延長反應(yīng)時(shí)間改性效果變化不大。為了得到綜合分離性能最優(yōu)的復(fù)合膜，最終確定APTES改性濃度為0.4wt％，反應(yīng)時(shí)間為4min，在此條件下，根據(jù)XPS分析可知，初生態(tài)膜表面的殘留酰氯基團(tuán)發(fā)生酰胺化、酯化和水解反應(yīng)的比例為13.2％、17.6％和69.2％。

5、　　(3)聚酰胺復(fù)合納濾膜表面接枝APTES以后，在25℃、0.5MPa的操作條件下，復(fù)合膜的水通量由67.9LMH上升至73.3LMH，脫鹽率由97.83％下降至96.08％，二者之間存在著Trade-off效應(yīng);復(fù)合納濾膜對無機(jī)鹽的截留順序?yàn)镹a2SO4＞MgSO4＞NaCl＞MgCl2，符合一般荷負(fù)電納濾膜對無機(jī)鹽的截留規(guī)律;染料分離試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，復(fù)合膜對染料的截留順序?yàn)?結(jié)晶紫＞玫瑰紅B＞甲酚紅＞亞甲基藍(lán)＞中性紅，改性膜對染料的脫除

6、率、通量皆優(yōu)于原膜;染料的分離提純實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)過10h的染料提純試驗(yàn)，料液中的鹽含量分別降至起始濃度的5.53％和0.62％，提純時(shí)間縮短，提純通量較原膜高出7.0％。
　　(4)聚酰胺復(fù)合納濾膜表面接枝APTES可提高復(fù)合膜的抗污染性能。對于DTAB、HA和BSA水溶液，改性膜的通量下降速率明顯低于原膜，原膜與改性膜過濾DTAB溶液的平衡通量下降率分別為39.6％和29.7％、過濾HA溶液的平衡通量下降率分別為28.0％和25.