探析高通量反渗透复合膜制备研究

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1、天津大学硕士学位论文高通量反渗透复合膜制备研究姓名：张晨申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王志20090601摘要水通量是反渗透膜最重要的性能参数之一。水通量越高，意味着处理同量液体的能耗越低。本文采用界面聚合法，以聚砜超滤膜为支撑层，将间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)分别作为水相和有机相单体制备了聚酰胺反渗透复合膜，并在225psi和25℃下测定了复合膜处理2000ppmNaCI水溶液时的水通量和截留率。本文主要从优化制膜工艺条件的角度研究了提高复合膜水通量的方法，并讨论了复合膜分离性能和活性分离层结构之间的关系。首先制备了水相含有不同浓度DMSO的复合膜，并使

2、用SEM观察了复合膜的表面和断面形貌。结果表明，随着水相DMSO的浓度增加，复合膜的水通量增加，截留率降低。当水相DMSO浓度为2wt％时，复合膜同时有着较佳的水通量和截留率，分别为47．7L．m-：Z．h‘1和98．7％。制备了水相含有不同浓度阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的复合膜，采用SEM和AFM观察了复合膜的表面和断面形貌。结果表明，当水相中SDS浓度低于0．2wt％时，复合膜的水通量随SDS浓度的增加呈线性下降，而当SDS浓度达到0．2wt％后，复合膜的水通量趋于稳定。通过测定SDS在水相溶液中的临界胶束浓度，以及研究MPD在有机相中的扩散发现，水相中SDS胶束

3、的形成使MPD在水相有机相界面处的浓度增加，进而使反应区内MPD浓度增加，导致活性分离层更加致密，故使复合膜水通量降低。考察了界面聚合反应时间对复合膜分离性能以及活性分离层结构的影响，发现随着反应时间的延长，复合膜的水通量先降低后趋于稳定，而截留率先升高后逐渐达到定值。结合复合膜断面的SEM图片，解释了反应时间影响活性分离层厚度和复合膜分离性能的机理。通过AFM对比了不同反应时间下复合膜表面的粗糙度，发现反应时间越短，膜表面的粗糙度越低。最后，本文对聚酰胺．聚苯胺纳米复合反渗透膜的制备进行了初步探索。经过对制膜工艺条件的优化，反渗透复合膜的水通量得到了很大的提高，复合膜综合性能最佳

4、时的水通量和截留率分别为97．8L．m"2．h一和97．0％。关键词：界面聚合、聚酰胺、反渗透复合膜、通量、十二烷基硫酸钠AbstractWaterfluxiSoneofthemostimportantperformanceindicatorsofreverseosmosismembrane．Higherwaterfluxindicateslowerenergycostwhenthemembraneistreatingthesamevolumeoffeedsolution．Inthispaper,polyamidethinfilmcomposite(TFC)reverseosmos

5、isfRO)membranewaspreparedbyinterfacicallypolymerizingm—phenylenediaminefMPD)andtrimesoylchloride(TMC)ontopofapolysulfonesubstratetoformanultrathinactivelayer．Theseparationperformanceofthemembrane，i．e．waterfluxandsaltrejection，wereevaluatedunderoperatingpressureof225psiusing2000ppmsodiumchlorid

6、esolution．Themembranepreparationconditionswereoptimizedtoimprovethewaterfluxofthecompositemembrane．Relationshipsbetweenmembraneperformanceandactivelayerstructurewerealsostudied．Firstly,compositemembraneswerepreparedbyaddingdifferentamountofdimethylsulfoxide(DMSO)inthepolyaminesolution．Surfacea

7、ndcrosssectionofthetopactivelayerwerestudiedbySEM．MembranetestingresultsshowedthatwaterfluxincreasedwhilesaltrejectiondecreasedwithincreasingDMSOconcentration．Goodwaterfluxandsaltrejection(47．7L．m"2．h～and98．7％、wereobtainedwhenconcentrat