1。3。2 层层自组装法
在制膜过程中采用层层自组装技术的优势为:(1)层层自组装过程所需要的 设备和技术简单。(2)它的应用范围很广,适用于在大部分基底表面上成膜。(3) 可利用大部分天然和合成胶体。(4)可以灵活应用到不规则尺寸的基底上。(5) 可以形成稳定和可控的涂覆表层[15-16]。
一般情况下,聚电解质和胶体有着较高的线性表面电荷密度,这一性质可使 其在基底上过量吸附。因此,每个单层沉浸步骤之后,基底上被吸收相对于前一 层过量的电荷。这一盈余可使分步沉积的膜表面的电荷反转极性,这种带有相反 电荷的表面有利于下一层组装的顺利进行。采用层层自组装,用海藻酸钠和壳聚 糖交替层的吸附进行性能改性制备醋酸纤维素纳滤膜,研究表明 15 个双分子层 是得到最佳性能膜的最佳条件[17]。除了常规的多层方法外,有研究制备新的双 层聚苯并咪唑/聚醚砜中空纤维纳滤膜,外层是聚苯并咪唑,具有耐化学性,里 层是聚醚砜/聚乙烯吡咯烷酮,采用干-湿相转变工艺,制备的纳滤膜展现了良好
的重金属离子截留效果[18]。此外,还使用氧化石墨烯来制备纳滤膜,通过层层 自组装制备新型的水净化膜,依靠带正电的聚合物(聚丙胺盐酸盐)与带负电的 氧化石墨烯薄片之间的静电作用相互连接,这种膜展现了很好的蔗糖截留效果, 比较适合低离子强度的废水处理工艺[19]。
层层自组装技术制备超薄纳滤膜的步骤可以分为:(1)铸膜液的调配。(2)A 层膜材料的吸附。(3)清洗。(4) B 层膜材料的吸附。(5)清洗。(6)重复步骤(2)、(3)、 (4)、(5)。
采用层层自组装的方法制备聚电解质纳滤膜逐步成为膜分离研究的一个新 项目。首先要扩大自组装成膜材料的种类,使用某些功能性材料如无机纳米粒子、 温度、酸碱度敏感以及能和特殊基团响应的聚合物等添加到纳滤膜中,使制得的 膜能有较好的分离性能,或具有一些特殊分离性能的自组装纳滤膜。另外,采用 非常规的静态交替沉积法,提高装配效率,实现自组装膜的产业化。另外可以将 自组装纳滤膜用于生物、制药、化工等更复杂的分离体系中,使其应用领域得到 进一步拓展。
1。4 对无机盐截留率的影响因素
1。4。1 无机盐的种类对截留率的影响
同一纳滤膜对不同种类的无机盐的截留效果是不同的。根据 Donnan 排次理 论,纳滤膜对阴离子相同的无机盐的截留率与盐及离子扩散系数有关,随着扩散 系数的增加而减小。如 NF45 膜对 KCl、NaCl 和 LiCl 的截留研究表明,三种盐 及其阳离子的扩散顺序为:KCl>NaCl>LiCl,而膜对它们的截留顺序正好相反, 而在高浓度时,NF45 膜对 KCl、NaCl 和 LiCl 的截留率顺序与在低浓度时的恰 恰相反,该现象可以用 ES 模型来解释[20]。
1。4。2 无机盐的浓度对截留率的影响
对无机盐的截留率是随盐浓度的增大而减小的。这是由于随着无机盐浓度的 增大, 溶液中与膜所带电荷符号相反的反离子的浓度也逐渐增大, 从而使得膜的 电荷效应(Donnan 排斥理论)减弱所产生的结果[21]。纳滤膜对一价、二价无机盐 体系的截留率随浓度的增大而降低的趋势不同。二价盐体系的截留率随浓度的增 加下降很慢; 一价盐体系的截留率随浓度的增加下降幅度较大。这些结果与 Donnan 排斥理论的解释相吻合。
1。4。3