亲水性纳滤膜的制备与性能研究

水相处理时间对纳滤膜性能的影响
水相处理时间与通量的关系图
18.00 90% 15.81 0.5MPa纯水 0.5MPaNaCl 0.5MPaMgSO4
水相处理时间与截留率的柱状关系图
81%
16.00
14.00 12.00 10.00
80%
70%
10.86
60% 50%
56%
0.5MPaNaCl
0.5MPaMgSO4
展望
根据现有的实验结 论，完善实验方 案，探究不同条件 的影响时，同组实 验中多设置对照 组，从而对复合纳 滤膜性能变化分析 中能有更加直观的 对照。
加入适当的表面 活性剂，使水相 单体能更好的吸 附在超滤基膜表 面，增加基膜表 面富集的水相单 体量和均匀性；
有机相反应时在 有机相中加入可 作为单体参加反 应的酸吸收剂， 降低界面反应产 生的盐酸对聚合 反应的影响
• 纳滤膜截留孔径介于超滤和反渗透之间，截留分子量300-2000，且对一价盐和高价 盐具有明显的筛分效应，可应用用于小分子生物活性物质分离提纯、废水处理和饮用 水净化等领域。
纳滤膜的优点
与超滤膜比
• 有效截留水中溶解的各种溶解性小 分子和重金属离子
与反渗透膜比
• 压力小，能耗低，能够选择分离一 价离子和高价离子，抗结垢性能好， 应用更加灵活
8.00
6.00 4.00 2.00 0.82 0.61 0.78 PIPt1.5 0.88 1.07 0.48
9.34
49%
41% 42% 31%
40%
30% 20% 10%
0.00
PIPt2.5 PIPt3.5
0%
PIPt1.5 PIPt2.5 PIPt3.5
水相处理时间对纳滤膜性能的影响
• 通量在水相浸泡1.5-2.5min内缓 慢上升，而在2.5-3.5min时急速 上升
20.88
20.00 0.5MPa 纯水 18.71 17.17 16.27 15.00 14.83 12.53 0.5MPaNaCl 0.5MPaMgSO4 17.40
26%
10.00 8.89 5.00 6.40 9.34
20%
15% 10% 5%
20%
24%
20%
17%
0.00
热处理0.5h 热处理1h 热处理1.5h 热处理2h
国内外纳滤膜产品
芳香聚酰胺
聚哌嗪酰胺膜
聚酰胺
国内VONTRON（时代沃顿）公司也有VNF系列纳滤膜VNF1和VNF2纳滤
课题研究内容
• 本课题以哌嗪、壳聚糖和均苯三甲酰氯为原料，通过界面聚合法制备亲水性 的纳滤复合膜，考察了不同制备条件对复合纳滤膜表面形貌、表面亲水性、 渗透截留性能的影响，对抗污染复合纳滤膜及中空纤维纳滤膜的制备具有重 要的指导意义。
优化纳滤膜复合 分离层的均匀性 和交联厚度，提 高复合纳滤膜的 渗透截留性能。
谢谢观看
THANK YOU
水相溶质比对纳滤膜的性能影响
水相溶质比与通量的关系图
25.00 22.41 20.00 0.5MPa纯水 50% 45% 40% 16.76 35% 30% 10.86 10.00 7.21 5.00 2.06 5% 4.27 9.34 25% 20% 15% 46%
水相溶质比与截留率的关系图
0.5MPaNaCl 42% 32% 31% 0.5MPaMgSO4
水相浓度与截留率的关系图
0.5MPaNaCl
0.5MPaMgSO4
58%
40% 31%
42% 31% 25% 27%
30%
20%
14.36 10.86
15.81
10%
0%
PIP0.1% PIP0.2% PIP0.3%
水相浓度对纳滤膜性能的影响
• 水相浓度升高，纳滤膜的截留 性能升高而水通量降低 • 硫酸镁的截留率先升后稍有降 低 • 氯化钠的截留率比硫酸镁的截 留率高 • 水相单体的浓度升高，纳滤膜复 合层的wenku.baidu.com度以及交联度随之升高 • 水相单体浓度升高，哌嗪单体排 斥壳聚糖与均苯三甲酰氯的反应 • 纳滤膜表面不均一
• 水相浸泡时间增长，纳滤膜的 截留性能降低
• 水相单体在2.5-3.5min内富集厚度 快速上升，界面聚合反应中有机 相大大过量，交联网络的密度迅 速减小，膜表面的电荷密度也随 之降低
热处理时间对纳滤膜的性能影响
热处理时间与通量的关系图
25.00 45%
热处理时间与截留率的关系图
40%
35% 31% 15.81 30% 25% 10.86 31% 0.5MPaNaCl 0.5MPaMgSO4 42%
0.5MPaNaCl
0.5MPaMgSO4 15.81
15.00
24% 12%
6.04
10%
0.00
PIP/壳聚糖1：3 PIP/壳聚糖2:2 PIP/壳聚糖3：1
0%
PIP/壳聚糖=1:3 PIP/壳聚糖=2:2 PIP/壳聚糖=3:1
水相溶质比对纳滤膜的性能影响
• 随着壳聚糖浓度的增加，复合膜通 量快速下降，氯化钠和硫酸镁截留 率明显提高 • 界面聚合过程中水相中壳聚糖单体 与TMC反应对提高交联密度的贡献 大于对提高电荷密度的贡献。
0%
热处理0.5 热处理1 热处理1.5 热处理2h
热处理时间对纳滤膜的性能影响
• 热处理增长，截留率开始时增加随后随 处理时间的增加基本保持不变 • 开始时由于热处理刚开始阶段残余水相 单体和有机相单体交联和热不稳定性交 联点破坏同时发生，但交联点破坏速率 大于不稳定交联点的破坏 • 随后，热不稳定性交联点完全破坏，残 余有机相单体与水相单体继续反应，复 合致密层交联密度增加 • 热处理2h，纳滤膜对氯化钠的截留率 最高，为42%
反应条件对纳滤膜的接触角的影响
纳滤膜亲水性测试
67.4°
48.3°
39.6 °
图3.15 聚砜基膜接触角
图3.16 纳滤膜接触角
图3.17 亲水纳滤膜接触角
总结与展望
总结
• 水相浸泡液中壳聚糖 的浓度决定反应过程 中复合致密层的交联 密度和电荷密度 • 热处理时间从0.5h增 加到2h，能够适当改 变复合纳滤膜的渗透 截留性能，但是变化 不是很大 • 由于实验的时间比较 仓促，测试不够熟 练，在后面的实验过 程中，需要重复实 验、反复测试验，为 下一步制备出高渗透 截留性提供实验依据
壳聚糖
哌嗪
均苯三甲酰氯
实验结果分析
制备条件对膜表面结构的影响
制备条件对膜表面结构的影响
泡状结构 点状结构
PIPt1.5min
PIP0.3%
水相浓度与处理时间的影响
水相浓度对纳滤膜性能的影响
水相浓度与通量柱状关系图
70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 9.34 0.00 PIP0.1% PIP0.2% PIP0.3% 1.45 1.18 1.24 58.75 0.5MPa纯水 45.77 0.5MPaNaCl 0.5MPaMgSO4 50% 70% 60%
2018
亲水性纳滤膜的制备与性能研究
指导老师：兰章 涂凯 答辩人：杨燕燕 答辩日期：2018年5月 日
课题研究背景与意义
主要内容
课题实验结果分析
总结与展望
研究背景与意义
课题研究背景与意义
•
膜技术能够去除水中的不溶性颗粒杂质、溶解性有机物和离子、细菌和病毒等，运 转设备可靠紧凑，容易实现自动化控制，被认为是最有前途的水处理方法之一。