聚砜膜酰胺化修饰及其超滤特性研究

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1、硕士学位论文聚砜膜酰胺化修饰及其超滤特性研究MODIFICATIONANDFILTRATIONPERFORMANCEOFPOLYSULFONEULTRAFILTRATIONMEMBRANESBASEDONAMIDATIONPROCESS孙志强哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TU992.3学校代码：10213国际图书分类号：628.3密级：公开工学硕士学位论文聚砜膜酰胺化修饰及其超滤特性研究硕士研究生：孙志强导师：马军教授申请学位：工学硕士学科：市政工程所在单位：市政环境工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU9

2、92.3U.D.C:628.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringMODIFICATIONANDFILTRATIONPERFORMANCEOFPOLYSULFONEULTRAFILTRATIONMEMBRANESBASEDONAMIDATIONPROCESSCandidate：SunzhiqiangSupervisor：ProfMajunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MunicipalEngineeringAffiliation：SchoolofMu

3、ni.&Env.EngDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要膜分离技术因其高效、绿色、安全而成为当前水处理领域最具前景的技术之一。鉴于膜工艺操作压力低、产水量大、去除浊度与微生物效能高，超滤膜在饮用水行业日益受到关注，其出水水质符合《生活饮水水质标准》（GB5749-2006），应用潜力巨大。美中不足之处，膜污染问题是制约超滤膜广泛、深入应用的最大瓶颈。膜污染不仅大幅增加运行成本，缩短超滤膜使用寿命，且严重制约超滤膜的生产能力。因此，以提高抗污染性能

4、为导向的超滤膜改性技术显得尤为必要，也是膜技术领域的重大课题之一。本文即以减轻膜污染为着眼点，试图通过较亲水酰胺链段的原位生成与相转化过程相耦合制备抗污染超滤膜，以期得到制备工艺简单、分离效果良好、抗污染性能强的超滤膜，增强超滤膜的工程适用性。本研究以聚砜（PSF）为膜基体材料，通过添加均苯三甲酰氯（TMC）和间苯二胺（MPD）两种添加剂，合成聚酰胺（PA）低聚体，进而对超滤膜进行酰胺化修饰。通过对非溶剂相转化过程中聚酰胺低聚体的生成、形貌及膜孔道表面负载量进行调控，增强酰胺化超滤膜的抗污染性能。实验过程中设计了不同的单体投加方式以探究聚酰胺低聚体原位合成条件，表征了酰胺化修饰

5、超滤膜的物化结构和抗污染性能，并通过松花江水超滤过滤实验考察其水处理效能。实验结果表明，在氮-甲基吡咯烷酮（NMP）溶剂中分别溶解适当浓度的TMC与MPD且同时混合后于60℃水浴中反应6h，即可合成聚酰胺低聚体，并在相转化成膜过程中负载于聚砜超滤膜孔道结构表面。通过对相转化过程中聚酰胺形态进行调控，可增加其在超滤膜中的负载量。结构表征结果显示，酰胺化超滤膜孔道表面出现杂球状聚酰胺圆球，膜表面局部粗糙度降低，表面水接触角最大减小4°，表面电位最高可降低5.56mv，亲水性和负电性都有所增强。性能测试结果显示，酰胺化修饰超滤膜抗压密性增强，透水性能可提高12.3%；保持牛血清蛋白（

6、BSA）截留率不变的条件下，水通量可维持较高水平，抗污染性能可提高11.59%，水处理性能得以增强。松花江水超滤实验结果显示，酰胺化修饰超滤膜出水浊度低于0.2NTU，并对水中负电胶体有较好的去除效果；SUVA去除率维持在27%以上，对水中蛋白质类物质去除效果优于NOM类物质；水中微生物细胞基本完全被截留；对水中Al、Fe截留效果较好，可达50%以上。综上所述，对超滤膜进行酰胺化修饰，改性步骤简单、快速、易于工业化生产，改性膜的透水性能和抗污染性能同时得以增强，且对实际水体处理效果良好，具有一定工程应用潜力。关键词：超滤膜;抗污染;聚酰胺;水处理;工程应用IAbstractAb

7、stractMembraneseparationhasbeenoneofthemostpromisingtechnologiesinwatertreatmentfield,duetoitsadvantagesofefficiency,greenprocessandsafety.Indrinkingwaterproductionindustry,ultrafiltrationmembranetechnologydrawsgreatattentionbyitslowoperatingpressu