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中空纤维纳滤膜(NF)膜在海水软化和废水回收利用等方面已经被广泛应用.内压式中空纤维(HF)NF膜因其填充密度大,皮层不易被破坏等特点具有广阔的发展前景.以自制的聚砚(PSf)HF超滤(UF)膜为基膜,采用界面聚合(IP)法,分别以哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)为水相和油相单体﹐以十二烷基硫酸钠(SDS)和三乙胺(TEA)为水相添加剂,在基膜内表面完成IP反应,制备出内压式HFNF膜.考察了水相流速、氮气吹扫时间、PIP浓度以及TEA浓度对内压式HFNF膜分离性能的影响.结果表明,最优条件下制备的内压式HFNF膜在0.4 MPa的测试条件下,对于2 000 mg/L的硫酸钠(Na.SO,)溶液中的NagSO。截留率可达97.3%,水渗透率达93 L/( m2·h·MPa);对于2000 mg/l.的硫酸锌(ZnSO,)、硫酸锰(MnSO )溶液中的ZnSO.,MnSO。的截留率均达到93%以上.所制备的内压式HFNF膜有良好的耐污染性能和耐氯性能。 中空纤维纳滤膜(NF)是一种高效的压力驱动膜技术,孔径和截留性能介于超滤(UF)膜和反渗透(RO膜之间叩,纳滤膜孔径范围为0.5~2 nm,截留分子量一般为200~1 000 。
1. NF膜可以广泛应用于水处理、食品.化工.造纸以及纺织等行业.NF膜的分离性能主要取决于孔径带来的机械筛分作用以及NF膜表面电荷带来的静电排斥作用。 2.基于以上两种作用,NF技术可以实现水溶液中的二价离子和小分子有机物与一价离子的分离。 3.界面聚合(IP)法是目前最常用的制备NF膜的方法.通过将多孔基膜的表面分别与水相单体溶液和油相单体溶液接触,两相单体会在相界面处发生IP反应,制得薄层复合(TFC)NF膜。 目前,大多数的NF膜是平板式,需要无纺布支撑.中空纤维纳滤(HFNF)膜凭借自支撑结构,无需无纺布,以及比表面积高.堆叠密度高、耐污染等特点,近年来引起了广泛关注2.对于HFNF 膜,IP过程可以发生在中空纤维基膜的内表面和外表面,分别制得内压式和外压式HFNF膜[8.在外压式HFNF 膜的生产过程中,常常使用涂敷1-11、一步成型法，但在生产过程中,膜丝外表面之间易发生相互摩擦,使涂敷的水相或者油相溶液在基膜表面分布不均匀,进而造成生成的聚酰胺(PA)层不均匀,使得NF膜性能不稳定.此外,在外表面上生成的PA层也容易相互黏附和摩擦,产成缺陷，内压式HFNF膜由于是在HF基膜的内表面发生IP过程,制膜和组件制备过程中PA层不会相互黏附和摩擦,所以制备出的内压式HFNF膜缺陷较少,比外压式HFNF膜有优势.内压式HFNF膜的制备通常采用涂敷的方法。 在NF膜的制备过程中,IP过程的参数,例如单体浓度、单体种类、温度、环境湿度、反应时间.水相和油相中的添加剂等都会对NF膜的性能造成影响.IP反应主要发生在两相界面的有机相一侧,较高的水相单体浓度会加快水相单体自水相向两相界面的扩散速率,由此会加快PA层的形成[16;同时水相单体浓度也会影响所形成PA层的厚度、致密程度和表面电荷等性质. 表面活性剂、相转移催化剂和共溶剂等常用作水相或油相添加剂,用以调控P过程,以此来制备具有更高性能的RO或者NF膜十二烷基硫酸钠(SDS)是常用的表面活性剂[2-22,在水相中添加SDS,可以有效减小支撑层与水相之间的界面张力，确保水相溶液润湿整个支撑层表面,由此可以生成均匀的PA层.在水相中添加适量的SDS还可以调节水相单体的扩散速率,从而制备出性能更加优良的NF或RO膜.相转移催化剂具有提高反应单体穿过水–油相界面的能力,以此来调控IP过程R.三乙胺(TEA)是IP法制备复合膜过程中常用的相转移催化剂.研究人员还探究了其它相转移催化剂,Jegal 等发现,在水相中添加三乙基苄基溴化铵(TEBAB)作为相转移催化剂有效提高了IP反应的效率,增大了生成的PA层的比表面积,进而提高了所制备复合膜的水通量.共溶剂可以在IP过程中的水-油相界面处形成水相.油相单体共同存在的“混相”区域,以此来调控P过程,提高所制备的复合膜的分离性能2].Kong等]通过向油相(正己烷溶液)中添加丙酮作为共溶剂的方法,制备出了具有更薄且致密的PA层,减小了水的传质阻力,在不牺牲截留性能的情况下提高了水通量.Akbari等2通过在水相中添加二甲基亚飒(DMSO)来调控IP过程,制备了高通量的 TFCNF膜,与未添加 DMSO制备的NF膜相比,水通量提升了46%。 笔者以中空纤维聚飙(PSf)超滤膜为基膜,通过在中空纤维超滤膜内腔分别涂敷水相和油相单体溶液,并用氮气(Ng)吹扫的方法分别除去内表面多余的水相以及油相单体溶液,制备出高性能的内压式HFNF膜.考察了水相流速.N。吹扫时间、水相单体浓度以及相转移催化剂浓度对于内压式HFNF膜性能的影响。 |
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