1。1 背景介绍

1。1。1 海水淡化技术

我国的海水淡化技术已经经历了30多年的发展与建设，自从1981年我国在西沙群岛建立第一座海水淡化装置以来，已经有超过60座海水淡化工程被建立。在这些海水淡化工程中大部分采用的是反渗透膜工艺。反渗透工艺是现如今在分离技术方面被广泛利用的一种工艺，通过对溶液施加高于该溶液的渗透压的方法使溶液中的水分子透过半透膜层，而溶液中的其他分子由于压力的原因不能透过半透膜而停留在了膜的这一边，从而达到水分子与其他分子的分离。利用半透膜的这一特性可以用来去除海水中的盐离子，有机物，胶体，细菌等杂质，进而得到可供人类使用的水资源。而海水淡化技术正是利用半透膜的这一特性，在对海水进行初步的过滤等处理后来降低海水的浑浊程度，使用高压泵施压，使得海水透过半透膜，达到淡化海水的目的，经过半透膜淡化后的海水的含盐量会有明显的降低，其中溶解性总固体的含量大概会从30 000毫克/升降低到200毫克/升左右，经过淡化后的水质可以供人类所使用。海水中富含大量的溶解盐，所以制作反渗透膜的材料必须要具有耐腐蚀，高脱盐率等特点，这样才能保证反渗透膜的长期使用，达到降低成本的目的 [5]。 

海水淡化反渗透膜的技术在过去的几十年里不断发展，淡化的性能已经有了很大的提高。膜的特征水与通量与盐离子的截留效率都有了巨大的提高，膜技术的进步直接简化了海水淡化制取可用水的过程，提高了海水淡化的效率。反渗透膜的制作采用的是芳香族聚酰胺的材料，经过近20年的不断发展，海水淡化反渗透复合膜的性能已经有了较大的提高，目前的反渗透复合膜系采用芳香族聚酰胺的材料，特征水通量是1978年的2倍，盐的透过率大约为1978年的四分之一[5-7]。如此的技术进步使得海水淡化制取饮用水从原来的二级流程简化为目前的一级流程，大大提高了海水淡化的效率。芳香族聚酰胺膜材料的脱盐率高、通量大、操作压力要求低，并有很好的机械稳定性、热稳定性、化学稳定性及水解稳定性，但不耐游离氯，抗结垢和污染能力差[8-9]。

1。1。2反渗透膜

目前工业生产中使用的芳香聚酰胺类反渗透膜分为非对称膜和复合膜两种，非对称膜可以分为表皮层和支撑层，表皮层的质地比较紧密，有很好的过滤性，而下方的支撑层则比较疏松；复合膜的制作是用微孔膜作为支撑层在上面覆盖的材料，复合膜的制作方法有层压法、浸涂法、等离子体气相沉积法以及界面聚合法等，目前在实际生产中使用的最多的是界面聚合法。界面聚合法制反渗透膜是指使用两种互不相溶的单体在同一种溶液中的界面上发生不可逆的缩聚反应。聚合界面法制膜方法是在具有活泼性的多元胺溶液中浸入超滤膜材料，在反应一段时间后加入多元酰氯的溶剂，这两种有机试剂会在超滤膜材料上进行聚合反应生成致密的膜层，在整个膜结构制备结束之后还要对整个膜层进行热处理。界面聚合反应的整个过程中需要注意温度，压强等环境因素对制成的膜的影响。聚合反应会在反应过程中放出热量，当整个系统的温度太高时，整个反应的平衡会向反应的相反方向移动，抑制产物的生成，不利于大分子聚合物的合成。根据以往的实验数据分析，温度对于制成膜的性能的影响不大，所以在实验过程中通常采用室温条件。论文网

1。1。3膜的制备材料的选择

制作反渗透膜的材料需要有很高的水通量以及对盐的高截留率，在实际生产中，非对称芳香聚酰胺反渗透膜受到膜材料的限制没有被广泛的应用，大部分采用的都是反渗透复合膜。在采用界面聚合法聚合反渗透膜的过程中，要求在超滤膜上短时间内就形成致密的膜层，所以在选择材料时要选择多元胺和多元酰氯作为反应物，这样可以大大提高反应过程的效率。当多元胺上参与反应的官能团大于2时，反应的程度更为完全，反映后得到的膜材料更加紧密，耐久性能也更佳，从经济角度方面考虑也是更值得选择的。目前应用于制备复合芳香聚酰胺反渗透膜的多元胺种类很多，苯二胺是最常用于制备反渗透膜的多元胺材料，它的三种异构体间苯二胺(MPDA)、邻苯二胺(OPDA)和对苯二胺(PPDA)在反应后生成的不同的反渗透膜在水通量和盐的截留率方面也有着差异；除了苯二胺以外，采用间硝基苯乙烯在经过聚合之后再还原得到的聚间胺基苯乙烯(PMAS)也是多元胺的材料之一；哌嗪是一种二元脂肪族仲胺，在实际生产中用以与均苯三甲酰氯制备复合纳滤膜。另外，1, 2-乙二胺(DMDA)、l, 4-环己二胺(HDA)、l, 3-环己二甲胺(HDMA)等脂肪族多胺也是制备芳香聚酰胺反渗透膜的重要材料。在过去的实验过程中采用的材料多为苯胺等物质，很少有对苯环上不同官能团物质的影响的研究，为了探讨磺基在膜过滤过程中对膜的水通量以及盐离子截留率的影响，这次的模拟中我们采用的是2, 5-双(4-氨基苯氧基)苯磺酸钾盐(BAPBS)。