靜電紡TiO2-PSf制備正滲透復(fù)合膜及其性能研究.pdf

1、正滲透（Forward osmosi，F(xiàn)O）技術(shù)作為一種新型的膜處理技術(shù)，以膜兩側(cè)的滲透壓差為驅(qū)動(dòng)力，在污水處理與海水淡化領(lǐng)域有越來越多的應(yīng)用。然而，目前商業(yè)正滲透膜水通量較低，阻礙了FO技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。因此，研究高水通量，濃差極化現(xiàn)象弱，抗污染能力強(qiáng)的新型高性能正滲透復(fù)合膜成為研究的熱點(diǎn)。
　　本文選用聚砜（Polysulfone，PSf）為膜材料，加入二氧化鈦納米顆粒，用靜電紡絲技術(shù)制備TiO2/PSf正滲透納米復(fù)合膜。以P

2、Sf為紡絲液，對(duì)紡絲液濃度、N-N二甲基甲酰胺（DMF）與N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）、紡絲電壓、紡絲液推進(jìn)速度四個(gè)因素進(jìn)行優(yōu)化。在優(yōu)化條件下制備TiO2/PSf復(fù)合支撐層，并研究不同TiO2含量對(duì)所制備正滲透納米復(fù)合膜的影響。在此基礎(chǔ)上，以城市污水廠二沉池出水為原料液，對(duì)所制備正滲透納米復(fù)合膜的性能進(jìn)行研究。主要的研究結(jié)果如下：
　?。?）經(jīng)單因素優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定制備PSf支撐層的最優(yōu)條件為：PSf濃度為20wt％，NMP/D

3、MF為3/7，紡絲電壓為25kV，紡絲液推進(jìn)速度為1mL/h。該條件所得到的PSf纖維光滑均勻無瑕疵；具有較高的孔隙率與較小的孔徑；其孔隙率與平均孔徑分別為75.7%和1.34μm；所制備正滲透膜的平均水通量為42.13 L/m2h。
　?。?）研究TiO2納米顆粒對(duì)TiO2/PSf復(fù)合支撐層結(jié)構(gòu)的影響發(fā)現(xiàn)，所得的支撐層厚度和平均孔徑隨著TiO2添加量的增加；所制備TiO2/PSf纖維層的拉伸強(qiáng)度隨著TiO2添加量而逐漸降低，選用

4、PET無紡布作為TiO2/PSf復(fù)合纖維承載，有效提高支撐層的機(jī)械性能；通過水接觸角測(cè)試，發(fā)現(xiàn)支撐層的親水性能隨著TiO2添加量的增加。當(dāng)TiO2納米顆粒的添加量為0.25wt%時(shí)，可得到TiO2均勻分散且直徑均勻的TiO2/PSf復(fù)合纖維。通過掃描電鏡與紅外光譜分析，發(fā)現(xiàn)TiO2不同含量的TiO2/PSf支撐層均可在其表面致密完善的聚酰胺活性層。
　?。?）通過在AL–FS模式和AL–DS模式下測(cè)試正滲透納米復(fù)合膜的水通量，發(fā)現(xiàn)

5、在PSf中添加TiO2納米顆粒能夠有效提高正滲透膜的水通量；通過對(duì) Js/Jw值進(jìn)行分析，TFN0.25＜TFC＜TFN0.5＜TFN0.75，確定當(dāng)TiO2的添加量為0.25wt%為最優(yōu)的添加量。通過對(duì)TFN0.25膜與三種商業(yè)膜（CTA-ES、TFC-ES、CTA-NW）對(duì)比，經(jīng)測(cè)試TFN0.25水通量為商業(yè)膜的水通量4倍，并且TFN的Js/Jw值低于商業(yè)膜。
　　（4）對(duì)城市污水廠二沉池出水進(jìn)行深度處理，選取其為正滲透過程的

6、原料液，對(duì)所制備TFN膜運(yùn)行10h，正滲透膜仍具有較強(qiáng)的完整性，并且水通量仍高于30L/m2 h；經(jīng)SEM測(cè)試，未發(fā)現(xiàn)正滲透膜活性層與PET支撐層有明顯的污染結(jié)垢現(xiàn)象，僅存在NaCl結(jié)晶體，膜污染現(xiàn)象較弱；TFN0.25膜對(duì)TN、TP、TOC的截留效果分別可達(dá)到78.6%，75.3%和84.2%；TFN膜對(duì)四環(huán)素、四環(huán)素耐藥菌及總菌的截留效果分別可達(dá)到76.7%，92.4%和94.3%。
　　（5）通過對(duì)原料液與汲取液進(jìn)行三維熒光