主题：【第九届原创】复合钠滤膜的制备

复合钠滤膜的制备
关键词：钠滤膜、分子量、截留率、复合

摘要：纳滤膜的出现弥补了反渗透与超滤之间的空白，纳滤膜又称"疏松型"反渗透膜。通常情况,纳滤膜是一种允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的功能性半透膜。它是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，它因能截留物质的大小约为纳米而得名，孔径在1nm以上，一般1-2nm。它截留有机物的分子量大约为150－500左右，截留溶解性盐的能力为2-98%之间，对单价阳离子盐溶液的脱盐低于高价阳离子盐溶液。被用于去除地表水的有机物和色度，脱除地下水的硬度，部分去除溶解性盐，浓缩果汁以及分离药品中的有用物质等。
实验原理：利用中空纤维膜比表面积高以及错流式工艺有效防止膜表面浓差极化的特点，采用表面涂覆交联工艺，以聚砜（PSF）中空纤维超滤膜为基膜、亲水性高分子，聚季铵盐（PQ-10）为功能涂覆材料、戊二醛（GA）为交联剂，制备中空纤维复合纳滤膜。
实验部分
2.1实验原料试剂及仪器设备
实验采用的功能涂覆材料为聚季铵盐-10，化学结构式如图2.1 所示：

图2.1  聚季铵盐-10
实验中用于复合纳滤膜制备的基膜由为psf。该中空纤维微滤膜的纯水渗透系数 Lp（0.1MPa下测得）、平均孔径rp等主要性能参数见表 2.1，纯水渗透系数是在0.1 MPa 和进液温度为 25℃的条件下测得。实验中涉及的实验原料试剂以及仪器设备分别见表2.2、2.3。

表2.1PSF中空纤维基膜的性能参数

      性能参数                                                数值

纯水渗透通量（L_p），L·m^-2·h^-1                    ~4000  ~5000  ~7000  ~10000
平均孔径（r_p），μm                      0.35  0.50    0.61    0.96
内径（d_in），mm                                      0.4
外径（d_out），mm                                      0.6

表2.2药品与实验材料

名称                  分子式                    纯度

无水氯化钙            CaCl₂                      GR
氯化镁            MgCl₂·6H₂O                    GR
氯化钠              NaCl                        AR
无水硫酸镁          MgSO₄                      AR
无水乙醇            C₂H₅OH                      AR
十六烷基三甲基溴化铵    C1₉H₄₂BrN                  AR
戊二醛25%溶液    C₅H₈O₂                          AR
聚季铵盐-10  (C₂H₄O)n·C₆H₁₆NO₂·xCl
(Mn=1100000 g/mol)·xUn-specified                    GR
硫酸                    H₂SO₄                      GR

表2.3实验设备名称和生产厂家

图3.2聚砜（PSF）中空纤维超滤膜对复合膜性能影响

制膜配方：PQ-10浓度=2.0%wt/v、GA浓度=1.3%、10%H₂SO₄浓度=16%v/v、涂覆时间=10min、 交联时间=18 h、添加剂含量=4.7%v/v；

测试条件：0.25MPa、室温、250ppm MgCl₂水溶液

图3.3聚季铵盐-10（PQ-10）对复合膜性能影响

制膜配方：GA浓度=1.7%、10%H₂SO₄浓度=16%v/v、涂覆时间=20min、交联时间=18h、添加剂含量=4.7%v/v；

。

  由图3.5在实验中，选择浸泡时间为10min。
3.5制膜条件
    由上述实验结果可知，最佳的制备聚砜（PSF）中空纤维复合纳滤膜的配方为：PQ-10浓度=2.0%wt/v、GA浓度=1.3%、10%H₂SO₄浓度=16%v/v、浸泡时间=10min、交联时间=12 h、添加剂含量=4.7%v/v