第2页 本科毕业设计说明书膜材料主要有陶瓷膜[11],金属氧化物膜[12]等。现在市场上商业化程度最高的要属有机聚合物膜,其中包括了醋酸纤维素[13]和聚酰胺[14]、荷电高聚物(聚砜类等)三大类。同时,聚乙烯
醇[15],聚偏氟乙烯[16],以及在聚砜基础上发展起来的磺化聚砜[17,18],磺化聚醚砜[19]和聚哌嗪酰胺[20]类也是属于有机膜材料类,而有机膜材料类中的壳聚糖[21]和磺化聚醚砜酮[22]类成为了最近的研究热点。
表1。1 常见纳滤膜用高分子膜材料
种类 材料 优点 缺点
纤维素类 CA、CTA 价格便宜,亲水性好、
膜分离透过性好
pH使用范围窄(4~8)、耐压性差、易被生物侵蚀
聚砜类 PSF、PES 耐酸碱、优异的抗蠕变
性能
耐有机溶剂性差
聚酰胺类 APA、APAH 耐高压、分离透过性好 耐氯性差,pH使用范围较
窄(4~11)聚酰亚胺类 PI、PEI 耐溶剂、耐压性好 溶解性差,成本较高
聚烯烃类 PVA、PAN 价格便宜 易于蛋白质结合,易受污染含氟高分子类 PVDF、PTFE 耐温、耐酸碱 机械性能较差
为了制备性能良好的纳滤膜,最主要的是以下两个步骤:a、挑选适用的膜材料;b、选择相应的、最高效的制备膜的方法与让膜材料改性、优化的方法。膜材料和制模方法是相互制约的,所挑选的膜材料的机械稳定性、热稳定性、化学稳定性、水解稳定性及抗污染能力决定了制模方法,而制模方法所采用的分离原理又对膜材料本身的性质有所要求甚至有所改变。只有当两者符合要求时,才能得到最佳形态、最高分离性能的纳滤膜[23,24]。因此,挑选适合的膜材料是相当重要的。
1。2 纳滤膜的制备
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1。2。1 纳滤膜的制备方法
随着制膜方法的发展和完善,相转化法、共混法、化学改性法、复合法都已经被发现可以用来制备纳滤膜。其中最常见的方法为复合法,即在基膜上通过涂覆、界面聚合等制备方法使其具有纳滤级别的功能层。1970年代末期,美国的JECadotte对NS-300膜的研究是可以被追溯到的对纳滤膜制备方法最早的研究。自20世纪70年代末年代第一次膜应用以来,界面聚合已成为最主要的过程来制造TFC(Thinfilmcomposite)膜。
1。2。2 界面聚合法制备纳滤膜
界面聚合法制备复合膜即界面聚合反应是在由两种互不相溶的溶液作为溶剂,分别有两种高活性的反应单体作为溶质形成的两种混合溶液的界面处发生的,因此在基膜的基膜的基础上形成一层薄的、致密性良好的具有纳滤性能的功能层[26]。因此复合膜是由支撑体和超薄功能层构成[27]。所以界面聚合法拥有以下优点:a、该系统用于界面聚合简单设计和操作方便;b、聚合过程快,可以在室温下进行;c、形成具有高透水性和耐盐性的薄层选择性层[28-29];d、薄的选择性层和衬底层都可以单独最大程度的优化复合膜的性能。