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参考文献 21

 

 

 

1 绪论

 

1。1 纳滤膜简介

纳滤(NF)膜起源于 20 世纪 80 年代末期。纳滤膜在应用于分离时,不需 要太过严格的操作条件,同时该过程没有化学反应,因此其广泛地被应用于水处 理、染料和医药工业中的各种分离和浓缩过程。

纳滤膜的孔径在 1~2 nm 左右,其表面往往带负电,对不同电荷和不同价态 的离子具有相应不同的 Donann 电位[1]。纳滤膜孔径和表面特性决定了其独特的 性能:纳滤膜属于压力驱动膜,但在极低的工作压力下,仍能去除有毒有害物质。 在结构上,纳滤膜属于由化学成分不同的表面活性层和基膜组成的复合型膜。

海水通常含有较高的硬度。它们的直接使用通常会导致膜渗透性能衰减和污 染等问题,因此需要对海水进行预处理。纳滤膜用于海水软化过程,可去除海水

2-

 

中的 Ca2+、Mg2+、SO4

 

等易结垢的二价离子,降低结垢与污染的可能性,节约

 

成本[2]。此外,还能截留部分单价离子如 Cl-、Na+、K+;对海水中 TDS 的能降 低 57。7%。目前, 国外已经开展纳滤膜用于海水软化方面的研究与应用[3-6],但国 内报道较少。

1。2    纳滤膜的特征

纳滤膜有四个明显的特征:(1)纳滤膜的截留分子量(MWCO)是在反渗透膜 和超滤膜之间,大约在 200~2000 左右[7],可以选择性的分离大于 1nm 左右的溶 解组分。(2)纳滤膜表面活性层由聚电解质组成,故能够截留一定浓度的无机盐, 特别是对不同价态的阴阳离子,将有明显的截留差异。通常单价离子<二价及以 上的离子。一价盐的脱除率会小于 90%,而二价盐的脱除率则相反。(3)离子价 位相等,离子半径越大,截留率越高;离子价位越高,截留率越高。(4)分离需 要的跨膜压差一般为 0。5-2。0MPa,比反渗透所需的跨膜压差低了 0。5-3。0MPa。

考虑到纳滤膜的这几个特征,使纳滤膜对无机盐的分离性能成为研究膜分离 的一个重要方面。这些使纳滤膜在水软化、有机低分子的分级浓缩、有机物的除 盐净化和浓缩等方面有独特的优点和明显节能效果[8]。

 

 

1。3 纳滤膜的制备技术

目前纳滤膜产品多以高分子纳滤膜为主[9]。采用复合法制备纳滤膜其实质是 在基膜上涂敷一层具有纳米级孔径的超薄表层。如聚苯胺纳米颗粒改性制备聚酰 胺复合纳滤膜[10]和荷正电季胺化壳聚糖/PEI 复合纳滤膜[11]均是通过复合法制得, 就复合法而言,超薄表层的制备和复合有涂敷法、界面聚合法和层层自组装等。 1。3。1 界面聚合法

界面聚合法是纳滤膜制备方法中应用最广泛的一种,其优点是:可以灵活地 控制超滤基膜和表面分离层的聚合,操作简单、可控。利用界面聚合原理使反应 物在互不相溶的两相界面处发生聚合,在基膜表面产生活性薄膜层,活性薄膜层 决定了纳滤膜整体的渗透率和溶质的截留率。采用该方法制备纳滤膜,是因为活 性薄层很关键,故必须调配好铸膜液,并且调控好超薄层的疏松程度,另外通过 后续处理如水解、离子辐射或热处理,可以进一步优化纳滤膜地性能。在整个复 合过程中,影响界面膜性能的因素有:基膜的类型和结构(孔径、亲水性、表面 形貌)、单体种类、单体浓度、单体在溶剂中的溶解度、分配系数和扩散系数, 以及添加剂种类和浓度等[12-13]。除了配方外,界面聚合法制备过程中的工艺条件 及其控制的精确度都对纳滤膜的微观结构和综合性能产生重要影响[14]。

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