摘要 復(fù)合納濾膜于其特殊的制備過(guò)程、特殊的孔徑范圍具有特殊的分離性能， 填補(bǔ)了反滲透和超濾之問(wèn)的空白，其研究與應(yīng)用已引起廣大膜技術(shù)人員的關(guān)注。 本課題采用聚砜基膜，以哌嗪、間苯二甲酰氯及均苯三甲酰氯體系在其表面涂層 制備平板及中空纖維復(fù)合納濾膜。 通過(guò)改變聚砜二甲基乙酰胺溶液的配比，刮制合適的平板聚砜基膜。用不同 濃度的哌嗪水相、酰氯有機(jī)相，通過(guò)改變兩相處理的時(shí)間和熱處理的時(shí)間與溫度 尋找合適的條件制備性能較佳的平板復(fù)合納濾膜。問(wèn)苯二甲酰氯為交聯(lián)劑體系時(shí) 合適的制備條件是：哌嗪水相濃度為o 5 w t 左右，酰氯有機(jī)相濃度為0 4 5 w t 左右，水相處理時(shí)間為4 m i n 左右，有機(jī)相處理時(shí)間為6 m i n 左右，熱處理的時(shí) 間約為2 0 m i n ，溫度為7 0 左右；均苯三甲酰氯為交聯(lián)劑體系時(shí)合適的制備條件 是：哌嗪水相濃度為0 4 5 w t 左右，酰氯有機(jī)相濃度為o ，1 5 w t 左右，水相處理 時(shí)間為4 m i n ，有機(jī)相處理時(shí)間為3 m i n 左右，熱處理時(shí)間與溫度同間苯二甲酰氯 體系。用傅立葉紅外光譜儀分析納濾膜超薄脫鹽層的組成，用掃描電子顯微鏡及 環(huán)境掃描電子顯微鏡觀察膜的微觀結(jié)構(gòu)。 在平板復(fù)合納濾膜研制的基礎(chǔ)上，利用中空纖維聚砜超濾膜為基膜，同樣通 過(guò)改變以上主要影響因素，摸索合適的制備中空纖維復(fù)合納濾膜的條件。間苯二 甲酰氯體系合適的制備條件是：哌嗪水相濃度為0 5 w t 左右，酰氯有機(jī)相濃度 為o 4 5 w t 左右，水相處理時(shí)間為2 m i n 左右，有機(jī)相處理時(shí)間為4 6 m i n 左右， 熱處理的時(shí)間約為2 0 2 5 m i n ，溫度為7 0 。c 左右；均苯三甲酰氯體系合適的制備 條件是：哌嗪水相濃度為0 4 5 w t 左右，酰氯有機(jī)相濃度為o 1 5 w t 左右，水相 處理時(shí)間為2 m i n 左右，有機(jī)相處理時(shí)間為3 m i n 左右，熱處理時(shí)間與溫度同間 苯二甲酰氯體系。用傅立葉紅外光譜儀分析納濾膜超薄脫鹽層的組成，用掃描電 子顯微鏡及環(huán)境掃描電子顯微鏡觀察膜的微觀結(jié)構(gòu)。 在以上合適條件下可制得性能較佳的復(fù)合納濾膜，該膜在2 5 ，0 8 m p a 下， 對(duì)1 9 l m g s o 。溶液的脫鹽率可達(dá)9 5 以上，對(duì)2 9 l n a c l 溶液的脫鹽率在5 0 左右， 平板納濾膜的通量可達(dá)5 0 l m 2 h ，中空纖維納濾膜的通量在1 5 l m 2 h 左右。 關(guān)鍵詞t 聚哌嗪酰胺聚砜復(fù)合納濾膜 a b s t r a c t b e c a u s eo fi t s s p e c i a l p o r e s i z ea n d s p e c i a lp r o c e s sd u r i n gp r e p a r a t i o n ， n a n o f i l t r a t i o nm e m b r a n eh a ss p e c i a ls e p a r a t i o np e r f o r m a n c e n a n o f i l t r a t i o ne x a c t l y f i l l st h eg a pb e t w e e nu l t r a f i l t r a t i o na n dr e v e r s eo s m o s i st h er e s e a r c ha n da p p l i c a t i o n a b o u tn a n o f i l t r a t i o nm e m b r a n ei sp a i dw i d e l ya t t e n t i o na m o n gm e m b r a n er e s e a r c h p e r s o n s u s i n gp o l y s u l f o n e m e m b r a n ea s s u b s t r a t e ，p i p e r a z i n e a n d i s o p h t h a l o y l c h l o r i d e ( i p c ) o rt r i m e s y o lc h l o r i d e ( t m c ) a sm o n o m e r s ，c o m p o s i t en a n o f i l t r a t i o n m e m b r a n ew a s p r e p a r e dt h r o u g h i n t e r f a c i a lp o l y m e r i z a t i o n a p p r o p r i a t e s u b s t r a t em e m b r a n ew a sp r e p a r e dt h r o u g hc h a n g i n gp r o p o r t i o n o f p o l y s u l f o n es o l u t i o n u s i n g d i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o np i p e r a z i n ea n di p co rt m c ， t h r o u g hc h a n g i n gi m m e r s i o nt i m e ，h e a tt r e a t r n e n tt i m ea n dt e m p e r a t u r e ，c o m p o s i t e n a n o f i l t r a t i o nm e m b r a n e w i t h g o o dp e r f o r m a n c e w a s p r e p a r e d a p p r o p r i a t e c o n d i t i o n sa b o u ti p cs y s t e ma r ea sf o l l o w i n g ：c o n c e n t r a t i o no fp i p e r a z i n ei sa b o u t 0 5 w t c o n c e n t r a t i o no fi p ci sa b o u to4 5 w t ，i m m e r s i o nt i m ei sa b o u t4 m i na n d 6 m i nr e s p e c t i v e l y t i m ea n dt e m p e r a t u r ea b o u th e a tt r e a t m e n ta r ea b o u t2 0 m i n a n d7 0 r e s p e c t i v e l y a p p r o p r i a t e c o n d i t i o n sa b o u tt m cs y s t e ma r e a s f o l l o w i n g ： c o n c e n t r a t i o no fp i p e r a z i n ei s a b o u t 0 4 5 w t ，c o n c e n t r m i o no ft m ci s a b o u t 0 15 w t ，i m m e r s i o nt i m ei sa b o u t4 m i na n d3 m i nr e s p e c t i v e l y t i m ea n dt e m p e r a t u r e a b o u th e a tt r e a t m e n ta r ea b o u t2 0 m i na n d7 0 r e s p e c t i v e l y m i c r o s t r u c t u r e o f c o m p o s i t el a y e r w a s a n a l y s e db y f o u r i e rt r a n s f o r mi n f r a r e d a d s o r p t i o n s p e c t r u m ( f t i r ) ，s c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p y ( s e m ) a n de n v i r o n m e n ts c a n n i n g e l e c t r o nm i c r o s c o p y ( e s e m ) u s i n gp o l y s u l f o n eh o l l o wf i b e rm e m b r a n ea s s u b a t r a t e ，a p p r o p r i a t ec o n d i t i o no f p r e p a r a t i o no fc o m p o s i t eh o l l o wf i b e rn a n o f i l t r a t i o nm e m b r a n e w a ss t u d i e do nt h e b a s e so fs h e e tm e m b r a n e a p p r o p r i a t ec o n d i t i o n sa b o u ti p cs y s t e ma r ea sf o l l o w i n g ： c o n c e n t r a t i o no f p i p e r a z i n ei s a b o u t0 5 w t ，c o n c e n t r a t i o no fi p ci sa b o u t0 4 5 w t ， i m m e r s i o nt i m ei sa b o u t2 m i na n d4 - 6 m i nr e s p e c t i v e l y t i m ea n dt e m p e r a t u r ea b o u t h e a tt r e a t m e n ta r ea b o u t2 0 - 2 5 m i na n d7 0 cr e s p e c t i v e l y a p p r o p r i a t ec o n d i t i o n s a b o u tt m cs y s t e ma r ea sf o l l o w i n g ：c o n c e n t r a t i o no fp i p e r a z i n ei sa b o u t0 4 5 w t c o n c e n t r a t i o no ft m ci sa b o u t0 15 w t i m m e r s i o nt i m ei sa b o u t2 m i na n d3 m i n r e s p e c t i v e l y t i m ea n dt e m p e r a t u r ea b o u th e a tt r e a t m e n ta r ea b o u t2 0 2 5 r a i na n d7 0 r e s p e c t i v e l y m i c r o s t r u c t u r eo fc o m p o s i t el a y e ri sa n a l y s e db yt h em e a n ss a m ea s s h e e tm e m b r a n e u n d e rt h e a p p r o p r i a t ec o n d i t i o n ，c o m p o s i t en a n o f i l t r a t i o nm e m b r a n ew i t hg o o d p e r f o r m a n c ew a sp r e p a r e d a t2 5 。c ，o 8 m p a t h er e j e c t i o n r a t i oo f1 9 lm g s 0 4 s o l u t i o nc a no v e r9 5 ，t h er e j e c t i o nr a t i oo f2 9 ln a c is o l u t i o ni sa b o u t5 0 ，t h e f l u xo fs h e e tm e m b r a n ec a no v e r5 0 l m 2 ha n dt h ef l u xo f h o l l o wf i b e rm e m b r a n ei s a b o u t1 5 i ，m 2 h k e yw o r d s ：p o l y p i p e r a z i n e a m i d ec o m p o s i t e n a n o f i l t r a t i o nm e m b r a n e p o l y s u l f o n e 1 1 膜分離技術(shù)發(fā)展概況 第一章引言 膜在大自然中特別是在生物體內(nèi)是廣泛存在的，但是人類對(duì)它的認(rèn)識(shí)、利用、 模擬直至人工合成的歷史過(guò)程卻是漫長(zhǎng)而曲折的。直到1 9 世紀(jì)中葉g r a h a m 】 發(fā)現(xiàn)了透析現(xiàn)象，人們才開(kāi)始重視對(duì)膜的研究。最初，許多生理學(xué)家所使用的膜 主要是動(dòng)物膜。一直到l8 6 4 年，t r a u b e 才成功地制成人類歷史上第一張人造膜 一亞鐵氰化銅膜。1 9 3 0 年t e o r e l l ，m e y e r ，s i e v e r s 等對(duì)膜電勢(shì)的研究為電滲析和 膜電極的發(fā)明打下了基礎(chǔ)。1 9 5 0 年w j u d a 等試制成功第一張具有實(shí)用價(jià)值的離 子交換膜，電滲析過(guò)程得到迅速的發(fā)展。1 9 6 0 年l o e b 和s o u r i r a j a n 2 】共同制成了 具有高脫鹽率、高透水量的非對(duì)稱醋酸纖維素反滲透膜，使反滲透過(guò)程迅速由實(shí) 驗(yàn)室走向工業(yè)應(yīng)用。與此同時(shí)，這種用相轉(zhuǎn)化技術(shù)制備具有超薄皮層( 分離層) 的分離膜的新工藝，引起了學(xué)術(shù)、技術(shù)和工業(yè)界的廣泛重視，在它的推動(dòng)下，隨 后迅速出現(xiàn)了一個(gè)研究各種分離膜的高潮【3 , 4 , 5 , 6 】。 半個(gè)世紀(jì)以來(lái)膜分離完成了從實(shí)驗(yàn)室到大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，成為一項(xiàng)高 效節(jié)能的新分離技術(shù)。與常規(guī)分離方法相比，膜分離過(guò)程具有能耗低、單級(jí)分離 效率高、過(guò)程簡(jiǎn)單、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，是解決當(dāng)代的能源、資源和環(huán)境問(wèn)題的 重要高新技術(shù)，并將對(duì)二十一世紀(jì)的工業(yè)技術(shù)改造起著深遠(yuǎn)的影響。目前世界上 許多國(guó)家，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家，都把膜分離技術(shù)列入優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)之一，并 迅速實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化。膜分離技術(shù)的應(yīng)用成果已涉及化工、食品、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù) 乃至生命科學(xué)等領(lǐng)域。膜技術(shù)的核心是膜【7 。隨著膜技術(shù)的發(fā)展，膜的品種和材 料不斷涌現(xiàn)，對(duì)膜性能的要求也越來(lái)越高。 1 2 膜分離概念及膜過(guò)程分類 1 2 1 膜分離概念 膜分離是利用一張?zhí)厥庵圃斓?、具有選擇透過(guò)性能的薄膜，在外力推動(dòng)下對(duì) 混合物進(jìn)行分離、提純、濃縮的一種分離新方法。這種薄膜必須具有使有的物質(zhì) 可以通過(guò)、有的物質(zhì)不能通過(guò)的特性。膜可以是固相、液相或氣相。目前使用的 分離膜絕大多數(shù)是固相膜引。膜分離法可用于液相和氣相。對(duì)于液相分離，可用 于水溶液體系、非水溶液體系、水溶膠體系以及含有其他微粒的水溶液體系9 1 。 1 2 2 膜過(guò)程分類 現(xiàn)e z t _ ) i p 應(yīng)用的膜過(guò)程分類及其基本特征如表1 【引。 表1已工業(yè)應(yīng)用的膜過(guò)程分類及其基本特征 膜過(guò)程推動(dòng)力傳遞機(jī)理膜類型 微濾( m f )壓力差篩分多孔膜 約1 0 0 k p a 超濾( u f )壓力差篩分非對(duì)稱膜 1 0 0 一1 0 0 0 k p a 納濾( n f )壓力差溶解擴(kuò)散非對(duì)稱膜 5 0 0 1 5 0 0 k p ad o n n a 效應(yīng)復(fù)合膜 反滲透( r o )壓力差優(yōu)先吸附非對(duì)稱膜 1 0 0 0 - 1 0 0 0 0 k p a毛細(xì)管流動(dòng)復(fù)合膜 溶解擴(kuò)散 滲析( d )濃度差篩分、微孔膜內(nèi)非對(duì)稱膜 的受阻擴(kuò)散離子交換膜 電滲析( e d )電化學(xué)勢(shì)，電滲透反離子經(jīng)離予離子交換膜 交換膜的遷移 氣體分離( g s )壓力差溶解擴(kuò)散均質(zhì)膜、復(fù)合膜 1 0 0 0 1 0 0 0 0 k p a分子篩分努森非對(duì)稱膜、多孔膜 濃度差( 分壓差)擴(kuò)散 滲透汽化濃度差溶解擴(kuò)散均質(zhì)膜、復(fù)合膜、 ( p v a p )分壓差非對(duì)稱膜 乳化液膜濃度差促進(jìn)傳遞液膜 ( e l m )p h 差溶解擴(kuò)散傳遞 1 3 納濾膜的特點(diǎn)、分離原理及其研究現(xiàn)狀 1 3 1 納濾膜的特點(diǎn) 納濾是介于反滲透和超濾之間的新型膜分離手段，又稱“低壓反滲透”或“疏 松反滲透”。由于其特殊的孑l 徑范圍和制備時(shí)的特殊處理( 如復(fù)合化、荷電化) ， 使得納濾膜具有較特殊的分離性能【1 。納濾膜的一個(gè)很大特征是膜上或者膜中存 在帶電基團(tuán)，因此納濾膜分離具有兩個(gè)特性，即篩分效應(yīng)和電荷效應(yīng)，分子量大 于膜的截留分子量的物質(zhì)，將被膜截留，反之則透過(guò)，這就是膜的篩分效應(yīng)。利 用篩分效應(yīng)，可以將不同分子量的物質(zhì)分離。膜的電荷效應(yīng)又稱為d o n n a n 效應(yīng)， 是指離子與膜所帶電荷的靜電相互作用。納濾膜表面分離層可以由聚電解質(zhì)構(gòu) 成，膜表面帶有一定的電荷，大多數(shù)納濾膜帶有負(fù)電荷。它們通過(guò)靜電相互作用， 阻礙多價(jià)離子的滲透，這是納濾膜在很低壓力下仍具有較高脫鹽性能的重要原 因。納濾膜的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾方面【1 1 1 ： ( 1 ) 對(duì)不同價(jià)態(tài)離子截留效果不同，對(duì)單價(jià)離子的截留率低，對(duì)二價(jià)和高價(jià) 離子的截留率明顯高于單價(jià)離子。對(duì)陰離子的截留率按下列順序遞增：n o 。，c h o h _ s o ；2 。，c o 。對(duì)陽(yáng)離子的截留率按下列順序遞增：h + ，n a + ，k + ，m g ”，c a ”， c u ”。 ( 2 ) 對(duì)離子截留受離子半徑影響，在分離同種離子時(shí)，離子價(jià)數(shù)相等，離子 半徑越小，膜對(duì)該離子的截留率越小，離子價(jià)數(shù)越大，膜對(duì)該離子的截留率越高。 ( 3 ) 對(duì)疏水型膠體油、蛋白質(zhì)和其它有機(jī)物有較強(qiáng)的抗污染性，與r o 膜相 比較，n f 膜具有操作壓力低，水通量大的特點(diǎn)；與微濾( m f ) 相比較，n f 又具 有截留低分子量物質(zhì)能力強(qiáng)，對(duì)許多中等分子量的溶質(zhì)，如消毒副產(chǎn)物的前驅(qū)物， 農(nóng)藥等微量有機(jī)物，致突變物等雜質(zhì)能有效去除，從而確定n f 在水處理中的地 位。 圖1 1 1 2 , 13 表征了納濾在膜分離過(guò)程中的位置。從中可以看出納濾恰好填補(bǔ)了 超濾和反滲透之間的空白，它能截留透過(guò)超濾膜的那部分小分子量的有機(jī)物，透 過(guò)被反滲透膜所截留的無(wú)機(jī)鹽 l 。其特點(diǎn)是操作壓力低、運(yùn)行成本低。與電滲析、 離子交換和傳統(tǒng)熱蒸發(fā)技術(shù)相比，納濾技術(shù)可同時(shí)脫鹽兼濃縮，在有機(jī)物與無(wú)機(jī) 物混合液的分離濃縮方面具有其它方法無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。 圖1納濾在膜分離中的位置 1 3 2 納濾膜的分離原理 酸 納濾同超濾和反滲透一樣，均以壓力差為驅(qū)動(dòng)力，但其傳質(zhì)機(jī)理有所不同， 超濾膜由于孔徑較大，傳質(zhì)過(guò)程主要為孔流形式( 篩分效應(yīng)) ；反滲透膜屬于無(wú)孔 膜，其傳質(zhì)過(guò)程為溶解一擴(kuò)散過(guò)程( 靜電效應(yīng)) 。納濾膜存在納米級(jí)微孔，且大部 分荷負(fù)電，對(duì)無(wú)機(jī)鹽的分離行為不僅受化學(xué)勢(shì)控制，同時(shí)也受電勢(shì)梯度的影響。 對(duì)于純電解質(zhì)溶液，因d o n n a n 平衡，同性離子會(huì)被帶電的膜活性層所排斥，如 果同性離子為多價(jià)，截留率會(huì)更高，同時(shí)為了保持電荷平衡，反離子也會(huì)被截留， 導(dǎo)致電遷移流動(dòng)與對(duì)流方向相反“。但是，帶多價(jià)反離子的共離子較帶單價(jià)反離 子的共離子其截留率要低，這可能是因?yàn)槎鄡r(jià)反離子對(duì)膜電荷的吸附和屏蔽作用 【1 6 1 i 對(duì)于兩種同性離子混合物溶液，根據(jù)d o n n a n 理論，與它們各自的單純鹽溶 液相比，多價(jià)共離子比單價(jià)共離子更容易被截留。兩種共離子的混合液，由于它 們遷移率的不同，使低遷移的反離子的截留逐漸地減少，而高遷移的反離子的濃 度增加，造成對(duì)流和電遷移的“抵消”“。 納濾膜對(duì)極性小分子有機(jī)物的選擇性截留是基于溶質(zhì)的尺寸和電荷。溶質(zhì)的 傳遞可以理解為以下兩步：第一步，根據(jù)離子所帶電荷選擇性地吸附在膜的表面； 第二步，在擴(kuò)散對(duì)流電泳移動(dòng)性的共同作用下傳遞通過(guò)膜“。m a r t i n o r u e c 等“。1 對(duì)氨基酸和多胺的納濾機(jī)理進(jìn)行研究認(rèn)為：不論是哪種溶液，在溶質(zhì)的傳遞 行為中、其電荷效應(yīng)( 即與膜電荷相同的離子同膜的排斥或與膜電荷相反的離子 的吸引) 比尺寸效應(yīng)更占優(yōu)勢(shì)。中性氨基酸也可以被看作是帶一個(gè)正電荷和一個(gè) 負(fù)電荷的氨硅酸，每種氨基酸的傳遞是同其正負(fù)電荷的數(shù)目而不是同球體靜電荷 相關(guān)。這確定了l “對(duì)流一吸引和排斥以及對(duì)流一電遷移而形成溶質(zhì)通過(guò)膜的流 動(dòng)，導(dǎo)致了溶質(zhì)的傳遞。 v a nd e rb ru g g e nb 等”“在4 種納濾膜上研究了2 5 種有機(jī)物的分子大小， 極性及電荷對(duì)截留的影響，在過(guò)去的研究中，截留率被表示為分子量的函數(shù)。截 留分子量：截留率為9 0 的溶質(zhì)的分子量，被用來(lái)衡量膜的截留性能。分子量 只表示分子的相對(duì)質(zhì)量，不代表分子的幾何特性，截留率可能會(huì)由于分子的其它 化學(xué)結(jié)構(gòu)和特性( 電荷、極性) 的不同而不同。研究發(fā)現(xiàn)，截留率與表示分子尺寸 的3 種參數(shù)( s t o k e s 直徑、當(dāng)量摩爾直徑和計(jì)算分子直徑) 之間有很好的相關(guān)性， 因此可以用截留率與尺寸參數(shù)的曲線關(guān)系代替截留分子量來(lái)描述膜的特性。實(shí)驗(yàn) 結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，截留率的極性效應(yīng)，高偶極矩的分子與無(wú)極性的分子相比截 留率較低，這種獨(dú)立的膜電荷效應(yīng)可解釋為靜電作用而使偶極朝向膜。有機(jī)分子 的截留行為受電荷的影響，這種效應(yīng)在膜之間存在著重要的不同：小孔隙的膜受 電荷影響小，當(dāng)孔隙變大后，這種效應(yīng)就變得更為重要，當(dāng)孔隙非常大時(shí)，電荷 效應(yīng)成為了高電荷膜截留率的決定因素。w i j i m a n s 等?！闭J(rèn)為，當(dāng)膜的孔徑很小 時(shí)，其傳質(zhì)機(jī)理為處于孔流機(jī)理和溶解一擴(kuò)散機(jī)理之間的過(guò)度態(tài)，過(guò)度態(tài)的孔徑 為0 5 n m 1 o n m ，也就是納米膜的孔徑范圍。 1 3 3 納濾膜的研究現(xiàn)狀 納濾膜的研究與發(fā)展非常迅猛。從美國(guó)專利看：最早的有關(guān)納濾技術(shù)的專利 出現(xiàn)于8 0 年代末，到1 9 9 0 年，只有9 項(xiàng)專利。在以后的5 年中( 1 9 9 1 1 9 9 5 ) ， 出現(xiàn)6 9 項(xiàng)專利，到目前為止，有關(guān)納濾膜及其應(yīng)用的專利已超過(guò)3 3 0 項(xiàng)，其中 有關(guān)其制備技術(shù)的僅有4 2 項(xiàng)，而有關(guān)其應(yīng)用的近3 0 0 項(xiàng)，約占9 0 。而我國(guó)有 關(guān)納濾膜制備及應(yīng)用的研究甚少。近年來(lái)，納濾膜尤其是復(fù)合納濾膜的研究與應(yīng) 用已引起廣大膜技術(shù)人員的關(guān)注。 納濾膜的制備工藝和反滲透類同。有相轉(zhuǎn)化法、稀溶液涂層法、界面聚合法、 熱誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)化法、化學(xué)改性法、等離子聚合法和無(wú)機(jī)膜用的溶膠一凝膠法等0 3 1 。 其中復(fù)合法是目前使用的最多也是最有效的制備納濾膜的方法，也是生產(chǎn)商品化 納濾膜品種最多，產(chǎn)量最大的方法”“。該方法就是在微孔基膜上復(fù)合上一層具有 納米級(jí)孔徑的超薄表層。常用超薄表層的制備及復(fù)合方法主要有涂敷法、界面聚 合法、就地聚合法、等離子聚合法、動(dòng)力形成法等”。 涂敷法就足將多孔基膜的上表面浸入到聚合物的稀溶液中，然后將基膜從溶 液中拉出陰卜或?qū)⒏呔畚镏颇ひ和抗蔚交ど虾螅?jīng)外力將鑄膜液壓入基膜的微 孔中，再經(jīng)i 。一s 相轉(zhuǎn)化法成膜。該方法的關(guān)鍵是合理選擇浸涂液組成及制膜工藝 條件。 界面聚合法或界面縮合法是以m o r g a n 的相界面聚合原理為基礎(chǔ)，使反應(yīng)物 在互不相溶的兩相界面處發(fā)生聚合成膜。一般方法是將微孔基膜浸入親水單體的 含水溶液中，排除過(guò)量的單體溶液，然后再浸入某種疏水單體的有機(jī)溶液中進(jìn)行 液一液界面縮聚反應(yīng)，再經(jīng)水解荷電化或離子輻射，或熱處理等過(guò)程在基膜的表 面形成致密的超薄層，該法的關(guān)鍵是基膜的選擇和制備及控制反應(yīng)物在兩相中的 分配系數(shù)和擴(kuò)散速度，這種制備方法的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)改變兩種溶液中的單體濃度， 可以很好地調(diào)控選擇性膜層的性能。界面縮合是將基膜浸入聚合物的預(yù)聚體稀溶 液中，取出并排除過(guò)量的溶液，然后再浸入交聯(lián)劑的稀溶液中進(jìn)行短時(shí)間的界面 交聯(lián)反應(yīng)，最后取出加熱固化。 就地聚合法又稱單體催化聚合，它是將基膜浸入含有催化劑并在高溫下能迅 速聚合的單體稀溶液中，取出基膜，除去過(guò)量的單體稀溶液，在高溫下進(jìn)行催化 聚合反應(yīng)，再經(jīng)適當(dāng)?shù)暮筇幚?，得到具有單體聚合物超薄層的復(fù)合膜。 復(fù)合納濾膜的研究最早可追溯到7 0 年代末j ec a d o t t e 的n s 一3 0 0 復(fù)合膜研 究。復(fù)合納濾膜通常以聚砜作為支撐膜，通過(guò)界面聚合法、稀溶液涂敷法或等離 子體聚合法等技術(shù)制備超薄復(fù)合層。自8 0 年代以來(lái)，國(guó)際上相繼開(kāi)發(fā)了各種不 同品牌的商品復(fù)合型納濾膜，主要商品納濾膜系列有n f ，n t r ，u t c ，a t f ，m p t ， m p f ，s u ，d e s a l5 及a 一1 5 膜等。主要膜品種有芳香族聚酰胺類復(fù)合納濾膜、聚 哌嗪酰胺類復(fù)合納濾膜和磺化聚醚砜類復(fù)合納濾膜?！? ”。如u s p a t n o 4 2 5 9 1 8 3 。“1 將支撐體在稀的哌嗪水溶液中浸漬后將其放入1 ，3 ，5 一均苯三甲酰氯溶液中， 制得復(fù)合膜。陔膜可用于納濾工藝處理被細(xì)菌污染的水質(zhì)。 u s p a t n o 4 2 7 7 3 4 4 ”“、4 8 2 8 7 0 8 。”也采用類似的方法制備納濾膜，只是用1 ，3 一 啞苯基二胺代替哌嗪。u s p a t n o 5 6 9 3 2 2 7 。以p s 作支撐體，以氨基烷基嘧啶混 合物作催化劑，由親電試劑和親核試劑發(fā)生逐步縮聚制得納濾膜。該膜具有光滑 6 的表面特性。u s p a t n o5 1 5 2 9 0 1 。將聚醚砜溶液涂在聚酯的無(wú)紡布f ：作支撐層。 界面聚合的水相含丁二烯一苯乙烯樹(shù)脂，帶氨基的哌嗪及氫氧化鈉水溶液，有機(jī) 棚是含有交聯(lián)劑的乙烷溶液。該膜對(duì)水中的游離氯及次氯酸鹽有較好的抗蝕性 能。u s p a t n o 6 1 1 3 7 9 4 ?！坝胮 a n 膜作底層，用活性交聯(lián)的多孔親水高聚物作涂 層，制得納濾膜。該膜具有較好的抗溶劑性，在p h ( 7 和較寬的溫度范圍內(nèi)顯示 良好的穩(wěn)定性，可用于單糖，二糖或多糖的分離。u s p a t n o 5 6 1 6 2 4 9 ”制備的 納濾膜與以往的膜相比具有較好的抗流量降低性。 國(guó)內(nèi)復(fù)合納濾膜的研究始于8 0 年代，先后進(jìn)行了多種復(fù)合納濾膜的研究與 開(kāi)發(fā)，取得了一些較好的結(jié)果，并進(jìn)行了部分納濾過(guò)程的開(kāi)發(fā)?！? ”1 。如宋玉軍等 ”采用界面聚合技術(shù)在聚砜基膜上分別用兩種多元胺和多元酰氯反應(yīng)成膜，然后 經(jīng)高溫等后處理制備了低壓( o 3 m p a ) 下具有高脫鹽率和水通量的兩種復(fù)合納濾 膜。梁雪梅等。“分別以p e s 及s p s f p e s 合金膜為基膜，以二元酚b p a 和二元酰 氯( 間苯二甲酰氯和對(duì)苯二甲酰氯) 為界面縮聚的體系制備了聚芳酯復(fù)合納濾膜， 該膜在0 2 m p a 的壓力下水通量為1 9 9 l ( m 2 h ) ，n a c l 截留率在9 0 以上，對(duì)有機(jī) 染料分子酸性大紅g r ( m w 5 5 6 ) 和酸性墨水蘭g ( m w 7 9 9 ) 的截留率分別為8 2 1 和9 3 。此外，邢丹敏等”3 也制備了磺化聚砜及聚酰胺復(fù)合納濾膜。夏永清等“” 以無(wú)紡布增強(qiáng)的聚砜超濾膜為基膜，以s p e s 為膜材料，乙二醇甲醚為溶劑，聚 乙二醇，乳酸等為添加劑構(gòu)成浸涂液，制備了適宜于硫酸鹽型咸水脫鹽的耐氯復(fù) 合半透膜。俞三傳等“”采用涂敷法制備了耐熱、耐酸堿、耐游離氯的s p e s 復(fù)合 半透膜。 1 4 課題的研究?jī)?nèi)容與設(shè)計(jì)原理 由于聚砜原料價(jià)廉易得，制膜簡(jiǎn)單，有良好的機(jī)械強(qiáng)度和抗壓密性，有良好 的化學(xué)穩(wěn)定性，且能抗生物降解，目前被廣泛地用于超濾膜和復(fù)合用多孑l 支撐膜 的制作“。本課題采用聚砜基膜，以哌嗪水溶液與對(duì)苯二甲酰氯和均苯三甲酰氯 正己烷有機(jī)溶液發(fā)生界面聚合反應(yīng)，在聚砜基膜上形成一超薄脫鹽層，從而制備 聚哌嗪酰胺復(fù)合納濾膜。主要反應(yīng)原理如下： ，、o ，。f 一。，一￥，r b 、一7” c o ( 1 l 一，固i 一份氌囝4 俞吐 j 1 0 ( 1 一o 。一一1 k + 。i 卜l 一 | j j a 一固l i i 4 王 研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： 1 合成均苯三甲酰氯。 2 制備平板聚砜基膜，通過(guò)改變哌嗪水相和間苯二甲酰氯有機(jī)相的濃度、水相 與有機(jī)相的反應(yīng)時(shí)間、熱處理的時(shí)間和溫度制備不同的復(fù)合納濾膜，利用膜性 能評(píng)價(jià)裝置測(cè)試膜的通量和脫鹽率，利用掃描電鏡觀察膜的微觀結(jié)構(gòu)，用傅立 葉紅外光譜儀分析界面聚合產(chǎn)物。由膜性能確定合適的制備復(fù)合納濾膜的條 件。 3 利用聚砜中空纖維基膜，在平板復(fù)合納濾膜的研究基礎(chǔ)上探討合適的制備中 空纖維復(fù)合納濾膜的條件。觀察膜的微觀結(jié)構(gòu)，分析界面聚合產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。 4 以自制均苯三甲酰氯代替間苯二甲酰氯，通過(guò)改變兩相濃度、反應(yīng)時(shí)間、熱 處理時(shí)間和溫度制備不同條件下的平板復(fù)合納濾膜，由膜性能及其微觀結(jié)構(gòu)確 定合適的復(fù)合納濾膜制備條件。 5 由于基膜對(duì)最終復(fù)合納濾膜性能的影響很大，故自制合適的中空纖維基膜， 在平板及膜天公司中空纖維基膜的研究基礎(chǔ)上，探討合適的制備復(fù)合納濾膜的 條件，制備出性能較佳的中空纖維復(fù)合納濾膜。利用掃描電鏡觀察其微觀結(jié)構(gòu)。 1 5 課題的意義及創(chuàng)新點(diǎn) 納濾膜的研究在國(guó)外已取得比較理想的成果，已有好多品種納濾膜產(chǎn)品問(wèn) 世。而國(guó)內(nèi)對(duì)納濾膜的研究剛剛起步且仍停留在實(shí)驗(yàn)室研究的階段，更主要的是， 對(duì)納濾膜的研究仍停留在平板納濾膜的研究。本課題在對(duì)平扳復(fù)合納濾膜研制條 件探討的基礎(chǔ)卜研制中空纖維復(fù)合納濾膜，最終研制得性能較好的中空纖維復(fù)合 納濾膜。另外，本課題采用復(fù)合技術(shù)形成的超薄層很薄可達(dá)幾納米( n m ) ，從而 使得跨膜壓籌和操作壓力大幅度下降。而凹凸不平的皺形表面提高了過(guò)濾的有效 面積，使通量大大提高。因此，制備所得復(fù)合納濾膜性能比較優(yōu)越。 9 2 1 概述 第二章復(fù)合納濾膜的研制 由于中空纖維復(fù)合納濾膜的研制比較困難，本課題首先探討了合適的制備平 板復(fù)合納濾膜的條件，以此條件作為研制性能較佳中空纖維復(fù)合納濾膜的參考。 由時(shí)間1 1 的關(guān)系，主要探討了水相有機(jī)相濃度、水相有機(jī)相處理時(shí)間、熱處理 的溫度時(shí)間等影響最終復(fù)合納濾膜性能的主要因素。 2 2 實(shí)驗(yàn)部分 2 2 1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器 2 2 1 1 實(shí)驗(yàn)原料 實(shí)驗(yàn)所用主要原料見(jiàn)表2 - 1 。 表2 - 1 實(shí)驗(yàn)所用主要原料 原料名稱分子量規(guī)格生產(chǎn)廠家 聚砜( p s f )工業(yè)品上海曙光化工廠 聚乙烯毗咯啉酮( p v p ) k - 3 0上?；瘜W(xué)試劑站分裝廠 二甲基乙酰胺( d m a c ) 8 7化學(xué)純天津市化學(xué)試n - - 廠 無(wú)水哌嗪 8 2常州i 山峰化工公司 間苯二甲酰氯( i p c ) 2 0 3南昌三江化工廠 均苯三甲酰氯( t m c ) 2 6 5 5 自制 均苯三甲酸 2 1 0工業(yè)級(jí)河北斌揚(yáng)集團(tuán)山海關(guān)萬(wàn)通 助劑廠 二氯亞砜 1 1 9分析純天津市化學(xué)試劑一廠 二甲基甲酰胺 7 3 0 9分析純 天津市化學(xué)試劑批發(fā)公司 經(jīng)銷 氫氧化鈉( n a o h ) 4 0分析純天津市醫(yī)藥公司 純凈水 1 8天津工業(yè)大學(xué)啟明星水廠 無(wú)水硫酸鎂( m g s 0 。) 1 2 0 3 7分析純天津市港林精細(xì)化工廠 i氯化鈉( n a c l ) 5 8 4 4化學(xué)純天津市塘沽化學(xué)試劑廠 f 己烷8 6分析純天津醫(yī)藥公司 環(huán)氧樹(shù)脂 6 1 8天津市化學(xué)工業(yè)供銷公司 縮胺 1 0 5長(zhǎng)沙市化工研究所 硅橡膠 7 0 5溧陽(yáng)康達(dá)化工廠 2 2 1 2 實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)所用主要儀器見(jiàn)表2 - 2 。 表2 - 2 實(shí)驗(yàn)所用主要儀器 儀器名稱型號(hào)生產(chǎn)廠家 電熱恒溫干燥箱h x g z 5 5 0 a連云港醫(yī)療器械設(shè)備廠 超級(jí)恒溫器c $ 5 0 1中華人民共和國(guó)重慶試驗(yàn)設(shè)備廠 分析天平t g 3 2 8 a上海天平儀器廠 控溫電熱套k a m 型山東甄城向陽(yáng)儀器廠 普通天平北京醫(yī)用天平廠 圓底燒瓶 5 0 、1 0 0 m l天津玻璃儀器廠 蒸餾頭常壓、減壓天津玻璃儀器廠 球形冷凝管天津玻璃儀器廠 直形冷凝管天津玻璃儀器廠 電導(dǎo)儀d d s l l a天津第二分析儀器廠 膜性能評(píng)價(jià)裝置膜天公司自制 紡絲設(shè)備膜天公司自制 掃描電子顯微鏡 k y k y 2 8 0 0 中國(guó)科學(xué)院 環(huán)境掃描電子顯微x l 3 0e s e mp h i l i p s 鏡 光學(xué)顯微鏡x j z 6江南光學(xué)儀器廠 千分尺 0 2 5 m m桂林量具刃具廠 分光光度計(jì)7 2 1 g上海第三分析儀器廠 秒表 s j 9 2上海手表五廠 超濾器膜天公司自制 傅立葉紅外光譜儀v c t o r 2 2德國(guó)布魯克 2 2 2 平板和中空纖維基膜的制備 按一定配比配制聚砜( p s f ) 、聚乙烯吡咯啉酮( p v p ) 與二甲基乙酰胺( d m a c ) 溶液( p s f ：p v p ：d m a c 為1 4 ：6 ：8 0 ) ，攪拌后放于7 0 。c 左右的超級(jí)恒溫器中充分溶 解，溶解完成后溫度稍調(diào)低( 5 0 6 0 。c ) 靜置充分脫泡一天。然后于室溫刮制平 板基膜。基膜在水中充分成形后，放于含微量( 卜2 ) 甲醛的1 ：1 甘油水溶液中 保存待復(fù)合涂層用。 同樣，按一定配比配制聚砜溶液( p s f ：p v p ：d m a c 為1 8 ：9 ：7 3 ) ，充分溶解后， 倒入紡絲設(shè)備的料液罐中靜置脫泡一天，調(diào)節(jié)好計(jì)量泵速度、芯液流速及卷繞速 度。紡制中空纖維基膜。紡絲簡(jiǎn)圖如圖2 1 1 。紡出的中空纖維基膜充分成形后， 同樣放于含微量( 卜2 ) 甲醛的1 ：1 甘油水溶液中保存待復(fù)合涂層用。 1 攪拌器2 料液罐3 過(guò)濾器4 計(jì)量泵 5 噴絲板6 凝固浴7 芯液罐8 繞絲輥 圖2 1 1中空纖維基膜紡絲簡(jiǎn)圖 2 2 3 均苯三甲酰氯的合成 將干燥的均苯三甲酸1 6 9 加入到4 0 m 1 二氯亞砜中，并加入適量( 1 滴) n ， n 一二甲基甲酰胺，加熱回流3 小時(shí)( 如圖2 2 ) ，然后蒸餾除去過(guò)量的反應(yīng)物( 如 圖2 3 ) ，最后，經(jīng)減壓蒸餾得到均苯三甲酰氯晶體( 如圖2 4 ) 。反應(yīng)原理如下： 圖2 2 回流裝置 0 +d s c 1 - 圖2 - 3 普通蒸餾裝置 圖2 - 4 減壓蒸餾裝置 一垃 合成均苯三甲酰氯時(shí)，回流時(shí)間一定要充分，以保證反應(yīng)的充分進(jìn)行：在收 集均苯三甲酰氯時(shí)一定要用減壓蒸餾的方法，否則產(chǎn)物可能碳化而無(wú)法收集到均 苯三甲酰氯晶體。 2 2 4 平板和中空纖維復(fù)合納濾膜的制各 配制不同濃度的哌嗪水相與問(wèn)苯二甲酰氯和均苯三甲酰氯正己烷有機(jī)相。取 出平板基膜稍涼干其表面富集的水分后，讓其致密面均勻涂上一層水相，稍涼干 其表面富集的水相后，再在其表面浸涂一層酰氯有機(jī)相，讓哌嗪與酰氯在其表面 充分界面聚合形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。過(guò)程示意圖見(jiàn)圖2 - 5 。稍涼干富集的有機(jī)相后 放入電熱恒溫干燥箱中熱處理一段時(shí)間后即制得平板復(fù)合納濾膜。 中空纖維納濾膜的復(fù)合過(guò)程類似平板納濾膜的復(fù)合過(guò)程。取出中空纖維基膜 稍涼干其表面富集的水分后，將單根纖維放于內(nèi)徑稍大于纖維外徑的尼龍管中， 多根纖維彼此分開(kāi)同時(shí)放入哌嗪水相中均勻涂上一層水相，取出稍涼干其表面富 集的水相后，再放入酰氯有機(jī)相中浸涂一層酰氯有機(jī)相，過(guò)程示意圖見(jiàn)圖2 6 ； 或?qū)胃锌绽w維連續(xù)通過(guò)水相與有機(jī)相進(jìn)行連續(xù)化處理，通過(guò)控制兩相中輥的 多少及調(diào)節(jié)纖維的運(yùn)行速度，控制兩相的處理時(shí)間；通過(guò)控制兩相間的距離，排 除基膜表面富集的水相，從而保證有機(jī)相盡可能小地受水相的污染，復(fù)合過(guò)程簡(jiǎn) 圖如圖2 7 。讓哌嗪與酰氯在其表面充分界面聚合形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。稍涼干富 集的有機(jī)相后放入電熱恒溫干燥箱中熱處理一段時(shí)間后即制得中空纖維復(fù)合納 濾膜。 中空纖維基膜在處理過(guò)程中較平板基膜困難得多。如果整束處理中空纖維基 膜，則基膜在從水相中取出后，會(huì)吸附粘在一起，影響有機(jī)相中的界面聚合，而 且在有機(jī)相界面聚合完取出后，仍存在吸附粘在一起的現(xiàn)象。此時(shí)如果整柬熱處 理，可能會(huì)粘的更緊，不利于以后的澆鑄過(guò)程( 易斷) ，而且使有效膜面積大大 降低，導(dǎo)致最終中空纖維復(fù)合納濾膜的通量不高；如果先將整束處理后的纖維分 開(kāi)再進(jìn)行熱處理，在分開(kāi)的過(guò)程中難免損傷脆弱的超薄脫鹽層甚至基膜本身，很 難保證最終中空纖維復(fù)合納濾膜的脫鹽率。在嘗試多種方法的基礎(chǔ)上，采用圖 2 - 6 和2 7 兩種簡(jiǎn)易裝置處理中空纖維基膜。采用以上兩種方法，雖然取得了較 好的效果，但兩種方法都仍存在弊端。圖2 - 6 的處理過(guò)程中難免發(fā)生纖維粘在尼 龍管內(nèi)壁上的現(xiàn)象，在取出纖維的過(guò)程中損傷超薄層，所以很多纖維浪費(fèi)，效率 不高。圖2 7 處理過(guò)程中纖維伴有牽伸現(xiàn)象發(fā)生，輕微牽伸會(huì)使基膜微孔收縮， 影響中空纖維復(fù)合納濾膜的通量。牽伸嚴(yán)重時(shí)，纖維斷裂，連續(xù)復(fù)合過(guò)程中斷。 哌嗪水相酰氯有機(jī)相 基膜 區(qū)王王s 孓王忑丑斗 圖2 - 5 平板納濾膜復(fù)合過(guò)程示意圖 基膜哌嗪水相酰氯有機(jī)相 圖2 - 6 中空纖維基膜涂層復(fù)合簡(jiǎn)圖 基膜哌嗪水相酰氯有機(jī)相 復(fù)合納濾膜 圖2 7 中空纖維基膜涂層復(fù)合簡(jiǎn)圖 2 2 5 膜性能評(píng)價(jià) 2 2 5 1 基膜孔隙率的測(cè)定 取一定面積( s ) 的基膜，除去其表面富集的水分，用分析天平準(zhǔn)確稱量其 濕重( w w ) ，用于分尺測(cè)量其平均厚度( d ) ，然后放于電熱恒溫干燥箱中干燥至 衡重( w d ) 。膜的孔隙率p r 用下式計(jì)算得： p r = ( w w w d ) spd ( 2 1 ) 上上 式中：w w 為膜濕態(tài)時(shí)的重量( g ) w d 為二f 膜的重量( 衡重) ( g ) s 為膜的表面積( c m 2 ) p 為水的密度( g l ) d 為膜的平均厚度( c m ) 2 2 5 2 基膜切割分子量的測(cè)定4 7 1 采用雞蛋清中的卵清蛋白代替生化試劑作為標(biāo)準(zhǔn)分子量蛋白質(zhì)，以卵清蛋白 的截留率作為依據(jù)來(lái)確定膜的切割分子量。 用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為o 0 3 的n a o h 溶液配制卵清蛋白溶液，使其在2 8 0 n m 處的 吸光度為o 2 0 0 左右。用兩層普通濾紙抽濾以除去可能有的不溶物。濾清液即可 作為測(cè)量用液。 準(zhǔn)備三個(gè)干凈試管，分別標(biāo)上“0 ”、“稀”和“濃”的記號(hào)。取5 m l 溶液置 于0 號(hào)試管中。將膜片放于評(píng)價(jià)池中，用超濾器超濾( 見(jiàn)圖2 _ 8 ) ，把滲透液倒入 標(biāo)有“稀”字的試管中，把留在超濾器中的濃縮液倒入標(biāo)有“濃”字的試管中， 然后依次測(cè)量標(biāo)有“稀”、“o ”和“濃”字的試管中的溶液在2 8 0 n m 處的吸光度 e 。e o 和em 。算出e o 和em 的平均值e ，然后按公式2 2 計(jì)算膜對(duì)蛋白質(zhì)的截 留率r ： r = ( e e * ) e 1 0 0 ( 2 - 2 ) 7 1 貯液槽2 泵3 閥門4 壓力表5 評(píng)價(jià)池6 量筒7 流量計(jì) 圖2 - 8 截留率測(cè)試裝置 1 6 2 2 5 3 脫鹽率的測(cè)定 高分子聚合物制備的膜應(yīng)具有較高的選擇性，所謂高選擇性就是膜允許某些 物質(zhì)( 如水溶液中的低價(jià)離子) 通過(guò)，而不允許其它物質(zhì)( 如水溶液中的高價(jià)離 子) 通過(guò)。納濾膜對(duì)鹽的截留性能主要是由離子與膜之間的靜電相互作用所貢獻(xiàn) 的；納濾膜對(duì)中性不帶電的物質(zhì)( 如乳糖、葡萄糖、麥芽糖) 的截留則是根據(jù)膜 的納米級(jí)微孔的分子篩效應(yīng)。鹽離子的電荷強(qiáng)度不同，膜對(duì)離子的截留率也有所 不同。對(duì)于含有不同價(jià)態(tài)離子的多元體系，由于膜對(duì)各種離子的選擇性有異，不 同離子透過(guò)膜的比例不同【4 8 】。 配制l g lm g s 0 一或2 9 ln a c l 溶液用膜性能評(píng)價(jià)裝置( 圖2 9 ) 在2 5 。c 下測(cè) 試膜的脫鹽率。將配制好的m g s 0 。或n a c l 溶液倒入膜性能評(píng)價(jià)裝置的水槽中，開(kāi) 泵循環(huán)一段時(shí)間使溶解均勻，取少量溶液用電導(dǎo)儀測(cè)試初始溶液的電導(dǎo)。將干凈 的平板或中空纖維復(fù)合納濾膜放入相應(yīng)的評(píng)價(jià)池中，開(kāi)泵在2 0 m i n 內(nèi)緩慢升壓至 0 8 - 1 0 m p a ，目的是使膜表面緩慢均一致密化，性能穩(wěn)定。用5 0 m l 小燒杯接4 0 m l 左右滲透液，記下所需時(shí)間，并記下濃溶液的溫度、流量、滲透液的體積。用電 導(dǎo)儀測(cè)出原液的電導(dǎo)和透過(guò)液的電導(dǎo)，在同一溫度下，溶液濃度和電導(dǎo)并非直線 關(guān)系，b l g s 0 。溶液與n a c l 溶液的濃度與電導(dǎo)的關(guān)系曲線分別如圖2 1 0 、2 1 l 所示。 由測(cè)得的電導(dǎo)在圖中查出相應(yīng)的濃度，通過(guò)公式2 3 計(jì)算平板復(fù)合納濾膜的脫鹽 率。測(cè)試過(guò)程中，原液和透過(guò)液電導(dǎo)必須在同一溫度下測(cè)得。因?yàn)殡妼?dǎo)不僅和濃 度有關(guān)，與溫度也有很大的關(guān)系，如圖2 1 2 為m g s 0 4 溶液的電導(dǎo)與溫度的關(guān)系曲 線。 r = r c - c p ) c + 1 0 0 ( 2 3 ) 式中：r 為脫鹽率 c p 為滲透液濃度( g l ) c 為原液濃度( g 兒) 1 7 2 1 水槽2 閥門3 泵4 、9 壓力表5 溫度計(jì) 6 評(píng)價(jià)池7 流量計(jì)8 換熱器 圖2 - 9 膜性能評(píng)價(jià)裝置 l 蟮m 黼) 9 a * 釧) 圖2 - 1 0m g s o 溶液的濃度與電導(dǎo)的關(guān)系曲線圖 2 - 1 1n a c i 溶液的濃度與電導(dǎo)的關(guān)系曲線 圖2 - 1 2 m g s 0 4 溶液電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系 1 8 一 一 一 一 2 2 5 4 通量的測(cè)定 通量跟脫鹽率一樣是納濾復(fù)合膜性能的一個(gè)重要衡量指標(biāo)。水通量是指在一 定溫度、一定操作壓力下，單位膜面積在單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)水( 或溶劑) 的多少。 水通量的大小主要取決于膜材料和成膜工藝，但同時(shí)也與外界因素如操作壓力的 大小、進(jìn)料濃度高低、進(jìn)料液的性質(zhì)及水流狀態(tài)等因素有關(guān)。 本實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通量