低压中空纤维反渗透复合膜及其组件的研制

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1、天津工业大学硕士学位论文低压中空纤维反渗透复合膜及其组件的研制姓名：张艳萍申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：张宇峰20090201摘要低压反渗透是近几年迅速发展起来的一项膜技术，在较低的运行压力下具有良好的分离性能。目前用于脱盐的低压反渗透复合膜主要是以平板膜为基膜的卷式膜组件，对中空纤维膜研究很少。本文以中空纤维超滤膜为基膜，通过问苯二胺水溶液和均苯三甲酰氯的正己烷溶液的界面缩聚反应，制备外压式聚酰胺中空纤维反渗透复合膜，对复合膜的制备工艺、结构及性能进行研究，探索制备高性能的中空纤维反渗透复合膜及膜组件。首先，选用三

2、种规格的聚砜中空纤维超滤膜为基膜，研究基膜对复合膜超薄功能层形成及性能的影响。实验结果表明，截留分子量为20000的聚砜中空纤维超滤膜具有良好的孔结构和孔密度，并且能承受较高的压力，适于做中空纤维反渗透复合膜的基膜。其次，详细研究水相与有机相配方、界面聚合时间、反应场温度、反应场湿度、界面改性等条件对复合膜性能的影响。在适当条件下制备的聚酰胺中空纤维反渗透复合膜，在0．7MPa的测试压力下，对O．59·L．1的NaCt溶液的脱盐率大于95％，通量大于21L．m-2．h～。然后，用扫描电镜对复合膜的表面及断面形貌进行表征，结果表明经过

3、界面缩聚，在超滤基膜的外表面形成了致密的聚酰胺分离功能层。复合膜在不同操作条件以及进液性质下的分离实验结果表明：中空纤维反渗透复合膜具有良好的耐压密性和稳定性，在0．7MPa下具有良好的分离性能。此复合膜对NaCI、KCI、CaCi2、MgCIz、MgS04、Na2S04等无机盐水溶液的脱盐率不低于93．5％，通量大于21L．m-2．h一；对山东潍坊、天津市大港和小站三地的苦成水具有优异的淡化性能；对天津市自来水中的盐分也有良好的去除率。最后，探索制备具有一定实用价值的m40mm中空纤维反渗透复合膜组件。研制了适用于低压操作的q)4

4、0mm外压中空纤维反渗透组件；制作了m40mm中空纤维反渗透复合膜组件，但是其性能需要进一步提高。关键词：中空纤维，低压反渗透，复合膜，界面缩聚，聚酰胺，分离性能，膜组件AbstractLowpressurecompositereverseosmosis(RO)developedrapidlyinrecentyears[ISanewmembranetechnology．ItssaltrejectionishigherthannanofiltrationandoperationpressurerequiringlowerthanRO．

5、Ithasgoodseparationperformanceunderlowoperationpressure．However,mostsupportedmembranesofthelowpressureROfordesalinationareflatsheetsandfewhollowfibers．Inthispaper，thesupportedmembranewashollowfiberultrafiltrationmembraneandtheoutside—inpolyamidecompositeROmembraneswere

6、preparedbytheinterfacialpolycondensationofm．phenylenediamineaqueousandtrimesoylchloridehexanesolution．Thepreparation，structureandperformanceofthecompositemembranewereinvestigatedinordertofabricatehi曲-performancehollowfibercompositeROmembranesandmodules．Firstofall，three

7、specificationsofpolysulfonehollow—fiberultrafiltrationmembraneswerechosentostudytheeffectofsupportingmembraneontheformationandperformanceofthinfilmcompositeROmembrane．Theresultsshowedthepolysulfonemembranewith20，000cut—offmolcollarweighthasagoodporestructureanddensitya

8、ndcanwithstandhighpressure．Soitfitsforthebasementmcmbrane．Secondly，theinfluencesofwaterphasecontent，organicphaseconte