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1、 天津工业大学硕士学位论文聚酰胺复合纳滤膜的制备及在脱墨废水深度处理中的研究姓名：孙志猛申请学位级别：硕士专业：材料科学与工程指导教师：陈莉201112 最佳制膜条件是：哌嗪浓度为，均苯三甲酰氯浓度为一，聚乙烯制备的纳滤膜的截留性能与陶氏托谴颪膜相近。复合纳滤膜用于关键词：界面聚合；聚酰胺：复合纳滤膜；耐污性；脱墨废水 。，琲瑃 琾痬一甌 篿籦； 学位论文的主要创新点且在连续运行过程中表现出较强的耐污性。 第一章绪论第一章绪论膜分离技术是二十一世纪最具发展前途的高新技术之一，特别符合现代工业对低耗能、高效率分离和消除环境污染的需要。成为实现经济可持续发展的重要组成部分。膜分离技术是指以天然或人
2、工合成的膜，借助外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方、法【。膜在自然界中广泛存在，但人类对它的认识、利用及人工合成却经历了相当至此人们对膜分离的研究逐渐走向工业化应用，使其成为一项高效节能的新分离技术。与其他分离技术相比，膜技术操作简便、节能、无二次污染、分离产物易于回收利用，便于与其他技术集成等突出优点。在当今世界能源、水资源短缺，环境污染日益严重的情况下，膜分离技术的优越性得到了各国的高度重视。近三十年来，膜技术获得了飞速发展，各国对膜技术研究都投入很大力度，使其广泛而有效的应用于石油化工、轻工、能源、电子、食品、环保技术等领域，形成了规模
3、化的高技术产业【。膜及膜材料的分类 天津工业大学硕士学位论文统的分离工离过程相比有无可比拟的优越性：沸物的分离。但是，膜材料价格较高，导致膜工艺运行费用昂贵，阻碍了膜分离技术的进纳滤膜其操作压力低、水通量大；与超滤膜相比，其截留分子量低、能够有效去除水中离子选择性已广泛的应用于工业废水的处理、生化试剂的提纯及浓缩、饮用水制 第一章绪论纳滤、超滤和反渗透在应用上，均是以压力差为驱动力，但其传质机理有所不同。超滤膜由于孔径较大，传质过程主要为孔流形式阜中：反渗透膜由于属于无孔膜，其传质过程为溶解一扩散过程驳缧。纳滤膜存在纳米级微孔，自身带有带电基团，其对无机盐的分离受到化学势及电势梯度的共同影响，
4、因此纳滤膜具有两个特征，即电荷效应和筛分效应【。分子量大于膜孔径的物质，将被膜截留，反之则易透过膜，这就是膜的筛分效应。膜的电荷效应通常又称为效应，是指离子与膜所带电荷的静电相互作用。纳滤膜表面分离层可以由聚电解质构成，膜表面带有一定的电荷。通过静电相互作用，能够阻碍多价离子的渗透，因此导致纳滤膜在很低压力下，仍具有较高的脱盐性能。纳滤膜对极性小分子有机物的选择性截留取决于溶质尺寸的大小和电荷的想模型。该模型的基本方程主要由瓸方程，方程和 的膜材料、铸膜液配方及铸膜工艺条件，其中铸膜液配方包括聚合物浓度、溶剂、 第一章绪论等以聚醚砜和聚酰亚胺质量浓度比为共混制各的纳滤膜具有较高的通量，处理含穆
5、然迫芤菏保扛叽痬甴。这是由于聚醚砜含量较浓缩效果良好。荷电法制备纳滤膜应用较广泛，可供选择的膜材料较多，在物化的稳定性及极性选择透过方面具有中性膜所不具备的优势。目前商品化的纳滤膜大多为荷电复合法目前，应用最多同时非常有效的制各纳滤膜的方法是复合法。这种方法生产界面聚合法制备复合膜是利用两种反应活性很高的单体，在两个互不相溶的反应过程如图所示。 天津工业大学硕士学位论文图界面聚合法制各复合膜的示意图通过界面聚合反应在聚砜勖秧共混超滤膜上形成复合层制备纳纳滤膜在水处理领域的应用纳滤膜最大的应用领域是水的软化【】。膜软化水主要是利用纳滤膜对不同价态离子的选择透过特性而实现对水的软化。膜软化水在去除
6、硬度的同时，还可以去除其中的浊度、色度和有机物，其出水水质明显优于其它软化工艺。此外，在各种工业废水领域，纳滤膜的应用也有很多实例【，如造纸漂白废水处理、 第一章绪论入实用阶段。纳滤膜在食品工业领域的应用在石化生产中，许多反应过程都有催化剂的参与，并且反应中有相当一部分催化剂并未消耗掉。一般此类催化剂价格十分昂贵，为了降低成本，很有必要将它们从原来的有机溶剂中分离出来循环使用。这类催化剂分子量一般在数百范围，可先用微滤膜将其中混杂的悬浮物等杂质除去，再用纳滤膜将该类催化剂回收并循环使用。引。膜污染及膜清洗膜污染是指水中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用在膜表面或
7、膜孔内发生吸附或沉积，造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象【】。这种沉积包括吸附、沉淀、堵孔、形成滤饼等。这样会导致膜孔径变小或阻塞，使膜的通量持续下降，膜的使用寿命降低。从污染物种类来分，膜污染可分为吸附污染、沉淀污染和生物污染【】。 天津工业大学硕士学位论文碳酸钙及钙、铭、钡的硫酸盐、硅酸盐等结垢物质，其中以碳酸钙、硫酸钙最为常见。纳滤在水软化领域应用过程中的主要问题就是由于结垢导致的纳滤膜污 第一章绪论不同的组件形式和装置结构，也会产生不同的效果与影响。当待分离溶液中悬浮物含量较低，且产物在透过液中时，用微滤或超滤分离澄清，可选择的组件结构余地较大。但若截留物
8、是产物，且要高倍浓缩，则选择的组件结构要更为慎重。如丹麦的炼糖公司平板型膜采取薄层流道结构后，显著地提高抗浓差极化的能力。 天津工业大学硕士学位论文流振荡的方法，可以很容易的使其脱离。水力清洗和机械冲洗，主要清除膜的表 第一章绪论油脂类的污染是有效的。对去除有机物污染也有一定的效果。应用酶清洗剂时，如能在下处理效果更佳。处理时间的长短与酶浓度的高低有关。螯合剂：如乙二胺四乙酸、六偏磷酸钠、磷羧基羧酸、葡萄糖酸等，其中，常用于溶解碱土金属硫酸盐，葡萄糖酸在强碱溶液中整合铁离子通常是有效的。 天津工业大学硕士学位论文晓丽等人利用超声波辅助水力清洗的方法，对酵母菌污染的微滤膜进行处到。纳滤膜材料及发
9、展方向主要有四种系列：枷憔埘防喔春夏赫饫嗄饕S忻拦鶧公司的和一荷负电聚哌嗪酰胺类复合纳滤膜：这类膜主要有美国镜腘负电蚆，公司的膜，日本东丽公等。腔勖秧坷喔春夏陕四赫饫嗄腥毡救斩绻镜腘负纳滤膜的材质是膜领域研究的热点问题，一方面在不断地探讨传统膜材料的 第一章绪论改性，如将聚丙烯腈、纤维素、聚乙烯醇改性制成纳滤膜。另一方面同时也在探一胺共聚物、胺与环氧化物的荷正电共聚物嘲、马来酸酐与聚脂肪族的交联产物、氟化聚烯烃均聚物的交联产物、聚丙稀酰胺己酸和聚乙二醇的交联产物制成纳滤膜。无机膜质地较脆，不易加工。因而制各一种兼具两者优点的膜成为研究的热点。皮层的技术。优化膜集成工艺，降低使用成本。论文选题的
10、意义及主要内容 天津工业大学硕士学位论文标。并对受污染的膜进行清洗，确定最佳的清洗条件。 第二章聚酰胺复合纳滤膜的制备及性能表征第二章聚酰胺复合纳滤膜的制备及性能表征聚酰胺复合膜。实验试剂及仪器表实验主要试剂 天津工业大学硕士学位论文上海一恒科学仪器公司德国赛多利斯公司上海雷磁仪器有限公司自制电导仪中的胺类物质： 第二章聚酰胺复合纳滤膜的制备及性能表征一、积，9耸奔。置鞒倘缤在跨膜压差痥扫描电子显微镜，用于观察复合膜的表面和断面结构，考察单体浓度等制备条件的改变对膜结构的影响：原子力显微镜，用于观察复合膜表面光滑程度。工艺条件对复合膜分离性能的影响实验中选用的胺类单体有间苯二胺、胺、一联吡啶、
11、哌嗪，油相单体 天津工业大学硕士学位论文勺毫图间苯二胺浓度对复合膜通量和截留率的影响图乙二胺浓度对复合膜通量和截留率的影响 第二章聚酰胺复合纳滤膜的制各及性能表征某毫一图图哌嗪浓度对复合膜通量和截留率的影响图9潭拖嘀蠺含量为从奔湮猯下热处理保琍浓度对复合膜渗透通量和截留率的影响。从图中可以看 天津工业大学硕士学位论文出，随着鹊脑黾樱春夏慕亓袈噬撸竿拷档汀绲盤浓一，复合膜的截留率从磷罡，而渗抵弧庵饕W阌捎谠赑浓度较低时，生成的聚酰胺功能层交联程度小，表层结构疏松，复合膜性能较差，故一电图嘀蠵浓度对复合膜渗透通量和截留率的影响露任缒共钗狾甃T弦産：猻 第二章聚酰胺复合纳滤膜的制各及性能表征陆登魇平匣汉汀庵饕J怯捎谠赥浓度低时，聚酰胺功能层交联程度小，功能层较疏松，故通量较高而截留率较低；随图谢嘀蠺浓度对复合膜渗透通量和截留率的影响露任缒共钗 灭津上业大学硕士学位论文籧：随着热处理温度的升高，复合膜的截留率增加，而渗透通量降低。如当热处理温 第二章聚酰胺复合纳滤膜的制备及性能表征露任缒共钗竿看幼罡 天津工业大学硕士学位论文露任缒共钗甃弦 第二章聚酰胺复合纳滤膜的制各及性能表征化学稳定性优良、操作压力较低等优点，但也存在着耐污性差、抗氧化性差、耐氯性差等缺点。为了提高复合膜耐污性和抗氯性，可在其复合法制备过程中添加聚乙烯醇。如热恕坎捎猛扛卜
