聚酰胺杂化纳滤膜的制备及性能研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文聚酰胺杂化纳滤膜的制备及性能研究论文作者：李志远学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：化学工程指导教师：陈建新职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemicalEngineeringPREPARETIONANDPROPERTIESOFPOLYAMIDEBASEDHYBRIDNANOFILTRATIONMEMBRANESbyLiZhiyu

2、anSupervisor:Prof.ChenJianxinMay2017摘要目前，低渗透通量和膜污染是制约纳滤膜应用和发展的难题，因此，制备高通量、抗污染的纳滤膜是提高膜性能的必要途径。本论文主要目的是制备高通量、抗污染的纳滤膜，通过合理选择膜材料，制备具有特定性能的纳滤膜，通过优化制膜工艺条件，使得制备的每种膜性能达到最佳。具体的研究内容如下：首先，通过界面聚合的方法将g-C3N4纳米片（CNs）掺杂到聚酰胺分离层中来提高膜表面性能。g-C3N4是一种亲水且多孔的类石墨烯材料，具有二维片状结构。g-C3N4引

3、入膜表层能提高膜亲水性，从而使得膜渗透通量和抗污染性能提高。此外，g-C3N4表层具有自由的氨基，在界面聚合过程中能够参与反应，从而使得g-C3N4与聚酰胺层结合更加稳固，提高相容性。在过滤压力为0.2MPa的条件下，相比于纯聚酰胺（PA）纳滤膜，CNs改性的聚酰胺（PA/CNs）纳滤膜水通量从20.9Lm-2h-1提升到37.6Lm-2h-1，而对硫酸钠溶液的截留保持率在84%。其次，通过界面聚合的方法将两性离子改性的钛纳米管（Z-TNT）掺杂到聚酰胺分离层中来提高膜表面性能。Z-TNT是一种高亲水性材料，引

4、入膜表层能提高膜亲水性，从而使得膜渗透通量和抗污染性能提高。同时，Z-TNT表面具有一层修饰的两性离子，两性离子能够调节膜表面的带电性和提高膜抗污染性能。在过滤压力为0.2MPa的条件下，相比于PA纳滤膜，最佳制膜工艺条件下Z-TNT改性的聚酰胺（PA/Z-TNT）纳滤膜水通量从20.9Lm-2h-1提升到44.94Lm-2h-1，而对硫酸钠溶液的截留率保持在88.9%。最后，通过界面聚合的方法将多孔的聚β-环糊精（P-CDPs）掺杂到聚酰胺分离层中来提高膜表面性能。P-CDPs是一种多孔的材料，具有很高的比表

5、面积和稳定的孔道。材料的这种特点能够给水分子提供一个稳定快速的通道，使得水分子很容易通过。此外，本材料继承了β-环糊精（β-CD）的优点，具有很好的亲水性和生物相容性。因此，P-CDPs是一种作为制备聚酰胺纳滤膜添加剂很好的选择。在过滤压力为0.2MPa的条件下，相比于纯PA纳滤膜，最佳制膜工艺条件下P-CDPs改性的聚酰胺-2h-1提升到42.0Lm-2h-1，而对Na（PA/P-CDPs）纳滤膜水通量从33.4Lm2SO4、MgSO4和NaCl的截留率分别为97.0%、88.1%和19.2%。关键字：纳滤膜

6、高通量抗污染界面聚合复合膜IABSTRACTAtpresent,lowpermeationfluxandmembranefoulingarethekeyissueforapplicationanddevelopmentofnanofiltrationmembranes.Therefore,preparingnanofiltrationmembraneswithhighpermeationandantifoulingpropertyisthenecessarymethodtoimprovemembraneperf

7、ormance.Highpermeationfluxandantifoulingmembranespreparationistheaimofthiswork,reasonablechoiceofmembranematerialscanendowspecificperformanceofthepreparedmembranesandoptimizationofprocessconditionssoastoachieveintheoptimumperformanceofeachpreparedmembrane.Th

8、emainresearchcontentisasfollows:Firstly,g-C3N4nanosheets(CNs)wasincorporatedintoPAselectivelayertoimprovemembranesurfacepropertiesbyinterfacialpolymerization.g-C3N4isakindofhydrophilicandporousa