纳米材料改性聚酰胺复合膜研究进展.pdf

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1、理论·实践纳米材料改性聚酰胺复合膜研究进展李娜娜 赵玉(同济大学环境科学与工程学院, 上海 200092)摘要：为了获得更高性能的聚酰胺复合膜，无机纳米材料常被应用于膜的改性。本文综述了纳米材料改性聚酰胺复合膜的研究进展，将纳米材料引入到聚酰胺薄层中能使膜获得更好的分离性能，纳米材料的改性还能使膜表现出更佳的抗污染性、耐氯性、抗菌性。另外，本文还提出了纳米材料改性聚酰胺复合膜所面临的挑战。关键词：纳米材料；聚酰胺复合膜；界面聚合；亲水性；抗污染性自1965年Mogan首次提出界面聚合制备方法以来，聚酰存在分散质量的讨论，故将改性的纳米TiO2颗粒投加到MPD水胺

2、复合膜作为一种通量稳定、高选择性、以及耐酸碱的膜材料溶液中，而非正己烷有机相中。实验结果表明，改性TiO2纳米颗成为了人们关注的焦点。聚酰胺复合膜在纳滤(NF)和反渗透粒的引入提高了膜的水通量，当TiO2的质量比从0.005wt%增-2-1(RO)过程中得到了广泛的应用，对水的脱盐和水中污染物表加到0.1wt%，复合膜TFC的水通量从11.2Lmh提升到-2-1-2-1现出了较高的去除效果。然而，聚酰胺复合膜在净水过程中膜13.2Lmh，改性复合膜TFN的水通量从20Lmh提-2-1污染问题、相对较低的水通量和能量效率，使得其在水处理中的升至27Lmh。推广应用

3、受到了阻碍。近年来，在聚酰胺复合膜中引入纳米材料(2)氧化石墨烯(GO) 氧化石墨烯(GO)为单一的原子层结对膜进行改性，能有效地提高膜的性能，在一定程度上解决上述构，其带有的羧基、环氧基、羟基等官能团，加入到膜材料中，能问题。本文综述了纳米材料改性聚酰胺复合膜的研究进展。够增加TFC膜的亲水性，获得较高的过水通量，同时膜表面和1聚酰胺复合膜水之间的界面能较低从而阻碍了污染物在膜表面的沉积。MyoungJunPark等人将GO纳米颗粒引入到复合膜的聚酰胺(PA)复合膜一般由无纺布层，支撑层和选择性活[5]支撑层聚砜(PSf)层中，得到PSf/GO支撑层，进而通过

4、界面聚性层组成，膜的支撑层材料一般有聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚合在支撑层上制得PA层，获得聚酰胺复合膜。实验结果表明，加丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、混合纤维素酯等。聚砜和聚醚入0.25wt%的GO能使PSf/GO支撑层获得更好的结构性能，砜均廉价无毒、耐酸碱、机械强度高，表现出优良的热稳定性和包括厚度、孔隙率和孔径等。GO的引入显著的提高了复合膜的化学稳定性，是目前较为普遍的两种膜材料。聚酰胺复合膜的水通量，并且更有利于PA层的形成(PA/PSf/GO膜的通量为选择性活性层主要是通过反应单体脂肪族/芳香族胺(如间苯-2-1-2-119.77L

5、mh，PA/PSf膜的通量为6.08Lmh)。二胺、哌嗪、对苯二胺)和酰氯(如均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯)[6]SairaBano等人将GO纳米颗粒引入到水相中，通过间的界面聚合反应合成的，其中最典型的是间苯二胺(MPD)和界面聚合制得聚酰胺复合膜，提高了膜的过水通量和抗污染均苯三甲酰氯(TMC)界面聚合制得的聚酰胺复合膜。性能，并成功地应用于海水淡化工艺上。实验结果表明，引入2纳米材料改性聚酰胺复合膜0.2wt%的GO制得的PA/GO膜的水通量增加到单纯PA膜(1)二氧化钛(TiO2) TiO2成本低、化学性质稳定且无毒，水通量的1.25倍，且截盐率的变化很小

6、可以忽略不计。其表现出了极佳的亲水性和光催化性，具有杀菌功能、防紫外JunYin等人则是在在界面聚合过程中将GO纳米颗线功能以及自清洁功能。TiO2由于其超亲水性和抑菌性被众多粒引入到有机相中[7]，使得GO在PA层上均匀分布，改善了研究者应用于复合膜的改性中，Jeong等人将纳米TiO2通过界膜的性能。当GO的配比从0增加到0.015wt%，膜的水通量[1]面聚合过程引入到聚酰胺层中，Fan等人分别将不同量的TiO-2-1-2-12从39.0±1.6Lmh提高到59.4±0.4Lmh，而分散在水相或油相中，通过界面聚合方法制备TiO2/聚酰胺反NaCl和NaS

7、O的截留分别从95.7±0.6%降至93.8±0.6%，24[2]渗透复合膜。扫面电镜图谱结果表明，当TiO2添加到水相中时，98.1±0.4%降至97.3±0.3%。GO纳米片层间距可作为水通其同时存在于聚酰胺复合膜功能层的底层以及聚砜基膜的指状道从而增强膜的水渗透性。孔道中。当添加到有机相中时，复合膜表面结构致密，峰谷结构(3)纳米沸石 纳米沸石是指晶粒大小在1nm～100nm明显，可在功能层的表面观察到其的存在。同时相比于水相中的之间的沸石，其具有较大的外比表面积和较高的晶内扩散速引入，在有机相中引入TiO2能更好地提高膜分离性能，并在紫外率，具有较高的反

8、应活性和表面能，能够提高