
通過季銨化與接枝共聚兩種不同的方式對殼聚糖進行改性,獲得了兩種不同的殼聚糖季銨鹽,分別為2-*-3-*銨基-丙基殼聚糖(HAPC)和殼聚糖-*基烯丙基*銨接枝共聚物(GCTACC)。以HAPC和GCTACC為活性層的成膜材料,以親水性不一的聚砜(PSF)超濾膜、聚丙烯腈(PAN)超濾膜為支撐層,以環氧類 酯類等不同類型的有機試劑為交聯劑,采用涂敷和交聯的方法,制備了11種新型荷正電復合納濾膜。利用掃描電境(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)對其結構形貌進行觀察;利用紅外光譜對膜表面交聯情況進行分析;此外,還調查了復合膜的滲透特征和一些其它特征。以*為催化劑和反應介質,使殼聚糖在均相條件下與縮水甘油醚*基*銨發生季銨化反應,制備2-*-3-*銨基-丙基殼聚糖(HAPC)。以HAPC為活性層材料,以PAN為支撐層,以具有不同鏈長結構的*(ECH)和丙三醇三縮水甘油醚(GCGCE)環氧類為交聯劑制備了兩種HAPC/PAN復合納濾膜。ECH交聯的復合膜在室溫下純水滲透系數為9.25 L·.h-1·m-2·MPa-1;在室溫和操作壓力為1.0MPa下,其截留分子量為560,膜孔徑約為0.74nm
均方粗糙度(RMS)為8.50±1.5(103nm);電壓滲系數為12.0 mv·MPa-1;在操作壓力為1.0MPa下,對1000 mg·L-1 MgCl2、CaCl2、KCl、NaCl和Na2SO4溶液的截留率分別為96.6、96.6、56.1、57.5和26.6%,通量分別為7.00、7.30、16.3、15.9、9.86 L·m-2·h-1。GCGCE交聯HAPC/PAN復合納濾膜。該復合膜在室溫下純水滲透系數為16.6 L·h-1·m-2.·MPa-1;在室溫和操作壓力為1.0MPa下,其截留分子量為800,膜孔徑約為0.84nm;均方粗糙度(RMS)為22.3±0.30(103nm);電壓滲系數為4.43mv·MPa-1;在操作壓力為1.0MPa,對1000 mg·L-1 MgCl2、CaCl2、MgSO4、KCl和K2SO4溶液的截留率分別為87.9、72.4、25.4、19.1和11.3%,通量分別為12.2、22.9、28.9、29.6和31.8 L·m-2·h-1。發現具有長鏈結構GCGCE交聯HAPC/PAN的復合納濾膜的截留分子量、純水滲透系數均要大于具有短鏈結
構ECH交聯HAPC/PAN的復合納濾膜。以HAPC為活性層材料,以PAN為支撐層,以具有不同剛軟結構的*酯如*(HDI) 酯(TDI)為交聯劑,分別制備了兩種HAPC/ PAN復合納濾膜。HDI交聯的復合膜在室溫下純水滲透系數為17.2 L·. h-1·m-2·MPa-1;在室溫和操作壓力為1.0MPa下,截留分子量為520,膜孔徑約為0.72nm,電壓滲系數為6.31 mv·MPa-1;均方粗糙度(RMS)為15.6±0.24(103nm);在操作壓力為1.0MPa下,對1000 mg·L-1 MgCl2、CaCl2、KCl、NaCl和Na2SO4溶液的截留率分別為92.9、93.4、50.3、67.3和19.6%,通量分別為12.3、32.8、31.3、10.4和32.3 L·m-2·h-1;HDI和TDI交聯的復合膜在室溫下純水滲透系數為10.6 L·h-1·.m-2.·MPa-1;在室溫和操作壓力為1.0 MPa下,截留分子量為560,膜孔徑約為0.74nm;電壓滲系數為7.73 mv·MPa-1;均方粗糙度(RMS)為12.3±0.52 (103nm);在操作壓力為1.
0MPa下,對1000mg·L-1 MgCl2、CaCl2、MgSO4、KCl、NaCl和Na2SO4溶液的截留率分別為96.6、95.6、50.4、61.5、61.5和24.7%,通量分別為12.9、14.7、15.3、14.1、13.2和12.6 L·m-2·h-1。發現以單一具有軟性結構的HDI為交聯劑制備的納濾膜具有較強的截留能力和透水能力。以單一具有剛性結構的TDI為交聯劑所制備的復合膜較脆、易裂;且制備條件苛刻。以TDI與HDI混合為交聯劑所制備的復合膜,有較強的截留能力和適中的透水能力。以HAPC為活性層材料,以PAN超濾膜為支撐層,以己二酸和*酐的混合酸酐為交聯劑,制備了另一種HAPC/PAN復合納濾膜。該膜在室溫下純水滲透系數為6.99 L·.h-1·m-2·MPa-1;在室溫和操作壓力為1.0 MPa下,截留分子量為560,膜孔徑約為0.74nm;電壓滲系數為7.73 mv·MPa-1;均方粗糙度(RMS)為7.50±0.31 (103nm);在操作壓力為1.0MPa下,對1000 mg·L-1 MgCl2、NaCl、KCl、MgSO4、K2SO4、Na2SO4和C
CaCl2溶液的截留率分別為95.8、69.7、65.7、38.1、21.9、27.5和97.2%,通量分別為4.81、7.96、8.88、7.96、8.19、8.27和7.65 L·m-2·h-1。由于交聯時引進酯基,復合膜的疏水性增強,該復合膜截留能力較強,但透水性降低。以HAPC為表面活性層,以PSF為支撐層,分別以HDI和ECH為交聯劑,制備了兩種HAPC/PSF復合納濾膜。HDI交聯HAPC/PSF的復合膜在室溫下純水滲透系數為13.6 L·. h-1·m-2·MPa-1;在室溫和操作壓力為1.0MPa下,該膜截留分子量為500,膜孔徑約為0.71nm;電壓滲系數為10.8 mv·MPa-1;均方粗糙度(RMS)為9.63±0.18 (103nm);在操作壓力為1.0MPa下,對1000 mg·L-1 MgCl2、MgSO4、Na2SO4、K2SO4、KCl和NaCl溶液的截留率分別為96.9、58.5、36.5、33.1、76.0和80.9%,通量分別為12.9、11.9、11.6、11.6、13.8和13.9 L·m-2·h-1;ECH交聯的復合膜在室溫下純水滲透系數為1
12.6 L·.h-1·m-2·MPa-1;在室溫和操作壓力為1.0MPa下,該膜截留分子量為720,膜孔徑約為0.82nm;電壓滲系數為34.2 mv·MPa-1;均方粗糙度(RMS)為8.45±0.38 (103nm),在操作壓力為1.0MPa下,對1000 mg·L-1 MgCl2、MgSO4、Na2SO4、K2SO4、KCl和NaCl溶液的截留率分別為96.5、45.0、31.8、22.5、67.1和70.8%,通量分別為15.6、14.1、14.4、13.9、15.5和14.1L·m-2·h-1。以PSF為支撐層, HDI為交聯劑所制備的HAPC/PSF復合納濾膜相對以PAN為支撐層所制備的HAPC/PAN復合納濾膜,膜的截留性能提高,但透水能力下降;以PSF為支撐層,ECH為交聯劑所制備的HAPC/PSF復合納濾膜相對以PAN為支撐層所制備的HAPC/PAN復合納濾膜,膜的透水能力增強,但截留性能幾乎保持不變。將殼聚糖與*基烯丙基*銨進行接枝共聚,制備殼聚糖-*基烯丙基*銨接枝共聚物(GCTACC)。以GCTACC為表面活性層材料,以PAN為支撐層,以ECH為交聯劑所制備的
GCTACC/PAN復合納濾膜。該膜在室溫下純水滲透系數為6.30 L·.h-1·m-2·MPa-1;在室溫和操作壓力為1.0MPa下,其截留分子量僅為490左右,膜孔徑約為0.70nm;電壓滲系數為11.7mv·MPa-1;均方粗糙度(RMS)為10.2±0.13(103nm);在操作壓力為1.2MPa時,對質量濃度為1000 mg·L-1的MgCl2、CaCl2、MgSO4 NaCl、Na2SO4溶液的截留率分別為97.6、97.2、89.7、65.0和40.7%;通量分別為6.80、6.12、6.12、5.57和5.51 L·h-1·m-2。由于以具有短鏈結構的ECH為交聯劑,形成交聯網絡孔徑較小,該膜的透水能力較弱,截留分子量小。以GCTACC為表面活性層材料,以PAN為支撐層,以具有剛軟結構不同的*酯類(HDI和TDI)為交聯劑,制備了*酯類交聯的GCTACC /PAN復合納濾膜。HDI交聯的復合膜在室溫下純水滲透系數為6.42 L·.h-1·m-2·MPa-1;截留分子量為900左右,膜孔徑約為0.87nm;電壓滲系數為6.80 mv·MPa-1;
均方粗糙度為8.76±0.23(103nm);在操作壓力為1.2MPa下,對2000 mg·L-1 MgCl2、CaCl2、MgSO4、KCl、NaCl和Na2SO4溶液的截留率分別為95.6、95.4、80.8、53.7、66.4和30.7%,通量分別為6.73、6.73、6.12、6.43、7.35和6.73 L·m-2·h-1。TDI交聯的復合膜在室溫下純水滲透系數為14.1 L·.h-1·m-2·MPa-1;截留分子量為930左右,膜孔徑約為0.89nm;電壓滲系數為6.80 mv·MPa-1;均方粗糙度為7.28±0.07(103nm);在操作壓力為1.2MPa下,對2000mg·L-1 MgCl2、CaCl2、MgSO4、KCl、NaCl和Na2SO4溶液的截留率分別為94.0、91.7、61.9、41.9、57.0和20.1%,通量分別為9.48、10.1、11.3、8.57、8.57和8.57 L·m-2·h-1。具有剛性結構的GCTACC與具有軟性分子鏈結構的HDI交聯時相容性較好,交聯網絡相對致密,膜的孔徑較小。復合納慮膜透水能力較差,截留分子量較小。
以GCTACC為表面活性層材料,以PAN為支撐層,己二酸和*酐混合酸酐為交聯劑,制備了另一種GCTACC/PAN復合納濾膜。該膜在室溫下純水滲透系數為7.13 L·.h-1·m-2·MPa-1;截留分子量為900左右,膜孔徑約為0.87nm;均方粗糙度為7.70±0.76 (103nm);在操作壓力為1.0MPa下,對1000mg·L-1的MgCl2、MgSO4、Na2SO4、K2SO4、KCl和NaCl溶液截留率分別為90.0、56.0、26.4、14.0、41.3和37.4%,通量分別為6.12、5.90、5.42、5.72、6.12和5.67 L·h-1·m-2。由于交聯引進酯基,復合膜的疏水性增強,該復合膜表現出較弱的透水能力。SEM觀察顯示出該復合膜截面呈層狀疊加結構或呈指狀分布支撐層上復合了一層較薄的活性層,表面呈現出少量凝膠顆粒或疊加的片狀凝膠層。與其它納濾膜類同,隨著料液濃度的增大,膜的截留率下降。隨著操作壓力的增大,
通量呈線性增加;截留增大,當操作壓力超過某一值時,便趨于穩定或呈現下降的趨勢。料液流速對膜性能影響較小。對不同鹽溶液的截留順序為:MgCl2> MgSO4> NaCl >Na2SO4或MgCl2 > NaCl > MgSO4> Na2SO4,復合膜的電壓滲系數β為正值,均呈現荷正電納濾膜的特征 提出荷正電納濾膜去除鹵水中鈣、鎂離子后,加入水氯鎂石制備光鹵石的新方法,具有節能、操作簡單 等優點。借助XRD對光鹵石樣品進行了表征。以廢水回用為目的,采用自制的荷正電復合納濾膜處理褐藻酸鈉廢水 結果表明,廢水經納濾處理后,出水的CODcr為21.4mg/L,去除率為93.0%;對Ca2+的去除率為89.0% ,對硬度的去除率為88.3%,能很好實現廢水的軟化和有機物的去除,出水水質*可回用于生產工藝。 更多還原























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