胺结构对聚酰胺复合纳滤膜性能的影响VIP免费

第37卷第5期2010正北京化工大学学报(自然科学版)JournalofBeijingUniversityofChemicalTechnology(NaturalScience)Vo1．37．No．52010胺结构对聚酰胺复合纳滤膜性能的影响马跃华潘凯曹兵(北京化工大学材料科学与工程学院，北京100029)摘要：以改性后的聚丙烯腈(mPAN)为基膜，对苯二甲酰氯(TPC)为有机相单体，三乙烯四胺(TETA)和乙二胺(EDA)分别为水相单体，通过界面聚合法制备聚酰胺复合纳滤膜。采用全反射红外光谱分析仪(ATR—FTIR)研究了复合膜聚酰胺层的化学结构，通过扫描电镜(SEM)观察了复合膜的表面形态及断面结构，并对其性能进行了表征。结果表明，TETA—TPC／mPAN复合膜具有较高的截留率和较低的通量，EDA．TPC／mPAN复合膜具有较高的通量和较低的截留率。关键词：界面聚合；聚酰胺；聚丙烯腈；制备；表征中图分类号：TQO50．4引言究单体结构对复合膜性能的影响。纳滤是近十几年来新兴的一项新型膜分离技术。目前，纳滤在工业废水处理⋯、农业污水处理和饮用水净化等众多领域发挥着很大的作用。复合纳滤膜因其在低压下具有较高的脱盐率和水通量，日益受到人们的重视，该复合膜主要是由超薄皮层和多孔的非对称基膜构成，超薄皮层在分子扩散和分离功能上起着重要的作用。界面聚合法是目前用得最多也是最有效的制备复合膜皮层的方法。界面聚合法的优势在于可以通过改变单体浓度、单体沉积时间、聚合反应时间和热处理等过程使复合膜性能得到最佳。目前国内外利用界面聚合法等技术制备出的复合膜通常以聚砜，聚醚砜，聚醚酰亚胺。。作为基膜，但由于基膜没有化学键与表皮活性层结合，表皮活性层仅仅是通过范德华力结合物理地粘附在基膜上，制备出的膜较易脱落。本文以PAN超滤膜为基膜，对其表面进行化学改性，使之能够与复合膜皮层产生离子键¨，之后分别以TETA和EDA为水相单体，TPC为有机相单体，采用界面聚合法制备出聚酰胺复合纳滤膜，研收稿日期：2010—03—04基金项目：教育部科学技术研究重点项目(308003)；高等学校博士学科点专项科研基金(20070010018)第一作者：男，1981年生，硕士生通讯联系人E—mail：bcao@mail．buct．edu．cn1实验部分1．1原料和仪器聚丙烯腈(PAN)，齐鲁石化；N．甲基．2．吡咯烷酮(NMP)，化学纯，北京化学试剂公司；PEG600，化学纯，北京化学试剂公司；三乙烯四胺(TETA)、乙二胺(EDA)、对苯二甲酰氯(TPC)、三乙胺(TEA)，AlfaAesar；去离子水，北京化工大学自制。氢氧化钠，硫酸钠和二甲苯，化学纯，北京化学试剂公司。DF一101型恒温加热磁力搅拌器，巩义市英峪予华仪器厂；电子扫描显微镜$4700，Hitachi公司；通量测试仪，Sterlitech公司；全反射红外光谱分析仪，Nicolet公司o1．2聚丙烯腈基膜的制备将聚丙烯腈(PAN)、N一甲基一2一吡咯烷酮(NMP)和PEG600放入锥形瓶，配成PAN质量分数为15％，PEG600质量分数为12％的铸膜液。用相转化法制备PAN超滤膜。1．3PAN膜的改性将PAN超滤膜浸入到一定浓度的NaOH溶液中，浸泡2h，室温下阴干一定时间后，放入HC1溶液中，浸泡30min，制得改性聚丙烯腈膜(mPAN)，取出后用蒸馏水清洗数次，之后将膜保存在蒸馏水中。1．4复合膜的制备取一定量的TETA和TEA配成水相，一定量的TPC溶解在二甲苯中形成有机相，将改性后的PAN超滤膜在水相中浸渍一段时间，取出排干多余的胺溶液，浸入油相中一定时间，室温下取出在空气中北京化工大学学报(自然科学版)阴干除去多余的溶剂，经热处理得到复合膜，制成TETA．TPC／mPAN复合膜．相同的实验条件及单体质量配比下制备EDA—TPC／mPAN复合膜。以TE—TA为例，反应过程如图1所示。衄聚酰胺皮层复合膜图l以三乙烯四胺和对苯二甲酰氯为单体聚合反应生成聚酰胺复合膜制备过程图Fig．1Procedureforpreparationofthepolyamideasymmet—ricmembranebyreactionoftriethylenetetraminewithterephthaloylchloride1．5复合膜结构和形貌观察采用S-4700电子扫描显微镜(SEM)观察膜的表面皮层形态；取脱水处理后的膜样品投入液氮中，深冷脆断，镀金后用SEM观察膜断面结构。1．6膜通量和截留率的测定在1MPa下测定，膜有效面积为14．6cm。膜通量F计算公式为：F=(S·t)(1)式中为通过液体积；S为膜有效...