探索亲水改性聚醚砜纳滤膜及抗污染性能研究

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1、天津大学硕士学位论文亲水改性聚醚砜纳滤膜及抗污染性能研究姓名：程魏申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：苏延磊201006摘要纳滤(NF)是一种新型高效的膜分离技术，在许多工业领域得到了广泛的应用。膜污染问题是制约纳滤技术应用的瓶颈，而抗污染膜的制备是解决膜污染问题的根本途径。本文以提高纳滤膜分离性能和降低膜污染为出发点，制备抗污染纳滤膜，并对其性能进行了系统的研究。以聚醚砜(PES)为主体膜材料，采用磺化法制备荷电化聚醚砜(S．PES)材料，与PES共混改性，使用反相成膜技术制备了S．PES与PES共混纳滤膜。通过FT

2、IR、XPS、接触角、含水率和离子交换能力(IEC)等实验对膜进行了表征。发现随着S-PES含量的增大，磺酸基团在膜表面得到富集，膜亲水性增强，膜离子交换能力增强，水通量增大。无机盐纳滤实验结果表明：纳滤膜的盐截留率与S·PES混合比例成正比，并且对二价盐的截留率高于单价盐，这主要是因为膜表面电荷增多，静电排斥力增强。染料的截留实验表明：对于高分子量染料，截留率接近100％；对于低分子量染料其截留率比空白膜有较大提升，并且随S-PES比例提高而增加。这是因为随着S．PES含量增大膜的亲水性增强，膜表面的膜孔密度增加，膜表面的

3、膜孔径逐渐减小。以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂，甲基丙烯酸(MAA)为单体，采用自由基悬浮聚合的方法，制备带有羧基的PES．PMAA膜材料。按照不同比列将PES与PES-PMAA共混，通过相转化法制得PES．PMAA纳滤膜。XPS与FTIR结果表明，MAA成功接枝在PES主链上。接触角测定、含水率测定、离子交换能力(IEC)实验均表明，随着PES．PMAA混合比例的提高，膜亲水性增强，并且水通量增大。纳滤实验表明：无机盐截留率随着PES．PMAA共混比例的提高先增加后减少，这是因为首先膜表面电荷增加，静电排斥力增大，但是通

4、量增加减弱静电作用，所以截留率降低。染料截留实验表明：对于高分子量的染料，截留率随着共混比例提高而升高；对于亚甲基蓝，截留率先升高后降低，这是因为膜孔增大，水力作用增强。此外，pH值响应实验表明，PES．PM从纳滤膜具有明显的环境响应性，随着溶液pH值的增大，PES．PMAA膜的水通量显著增大。分别利用PIuronicF127和氨基乙醇，作为S．PES和PES．PMAA膜的改性剂，制备改性纳滤膜，对其表面组成和断面结构进行了表征。以牛血清蛋白质(BSA)、海藻酸钠(SA)、腐殖酸(HA)作为模拟污染物，研究改性纳滤膜的抗污染

5、性能。实验结果表明，F127改性纳滤膜抗污染能力较之前有较大提升，其性能优于氨基乙醇改性纳滤膜。关键词：纳滤聚醚砜磺化羧基化抗污染性能ABSTRACTNanofiltrationisakindofnoveIandefI’cctiVemembmneseparationtechnology，whichhasbeenwidely印pIiedinmanyindus仃ies．Membr龃efoulingisabottIeneckforapplicationofnano矗ltration，whiledeVelopingantifouli

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7、etprocess．ThercsultofFTR锄dXPS锄alysisproVidedthatenrichmentofsuIfonicacidgrouponthemembr如es．Thercsultofcontact觚gle锄dwater叩takeshowedtllatmembranesbec锄emo他hydrophiIicasS-PEScontentincrc嬲ed．Thew如rfluxofS—PESn锄ofiItratiOnmembr觚esincre邪edasS．PEScomentinc陀豁ed．The心sultofn

8、柏ofiltrationfor岫。唱柚icsaltsshowedthatt11ercjectionforS—PESn锄ofiltrationmembranesbec锄ehigherwitIlmeincreasingpercentageofS—PES，啊ectionforsaItSintll