三醋酸纤维正渗透膜的制备及其应用的研究
正渗透（FO）技术为近年来新兴起来的一种渗透压驱动的膜分离净水技术，由于其在分离过程中具有低污染、低能耗、高截盐率、高通量且可在零外压、常温甚至低温下进行的特性，可广泛应用于卤水处理、生活废水净化、食品浓缩、药物释放、航天航空等领域。本篇文章基于高性能三醋酸纤维（CTA）FO膜制备，研究制膜条件及驱动液如聚合物浓度、添加剂的种类及含量、蒸发时间、膜的厚度、热处理时间、驱动液的种类及浓度等对膜性能的影响。 本文通过三醋酸纤维正渗透膜膜制备过程中影响因素的调控，确定出三醋酸纤维正渗透膜的最佳制膜条件为（质量百分含量）：高聚合物（CTA）的含量为16.2%，混合溶剂丙酮与N-甲基吡咯烷酮（NMP）总量为82.3%（其中丙酮为10%），添加剂乳酸的含量为1.5%，溶解温度为60℃，凝胶浴为20℃的去离子水（DI）。以1mol/L的NaCl为驱动液，DI为处理液，所制备出的三醋酸纤维FO膜的渗透通量为20.2L/(m2·h)，返盐通量为14.6g/(m2·h)。由于FO膜分离过程中，以膜两侧的渗透压差为驱动力，因此驱动液溶质的种类及浓度对FO膜的渗透性能起到重要作用。分别以1mol/L的NaCl、NaSO4、MgCl2及MgSO4为驱动液，DI为处理液时，MgSO4为驱动液时膜的水通量最低为10.6L/(m2·h)，而MgCl2为驱动液时，膜的渗透通量最高。以DI为处理液，不同浓度的NaCl为驱动液，CTA4膜显示优异的渗透性能，当NaCl的浓度为5mol/L时，膜的渗透通量高达50L/(m2·h)以上。 通过调节膜的厚度，详细研究了膜的厚度对膜的性能及形貌的影响，当膜的厚度为50μm（膜CTA4或膜CTA004）时，膜的性能及形貌最佳。此时CTA膜具有最优的渗透性能，高渗透通量、低返盐通量及较好的机械性能及亲水性等，且具有最优的表面粗糙度。 通过在最优条件下制备出的CTA4膜对其处理高浓度废水的研究发现：（1）以1mol/L的NaCl为驱动液，油田废水为处理液，膜的水通量可达到17.2L/(m2·h)；用DI清洗5min后膜的恢复通量为19.8L/(m2·h)，通量恢复率达98%以上。（2）以5mol/L的NaCl为驱动液，废电镀镍溶液（含300g/L的NiSO4·6H2O及40g/L的NiCl2·6H2O）为处理液，其渗透通量高于9L/(m2·h)；废电镀液中NiSO4·6H2O的回收率为44.5%，水的回收率为53.5%。
正渗透;废电镀液;含油废水;水通量;返盐通量
上海应用技术大学
硕士
化学工程
陈桂娥
2017
中文
TQ051.893;X703
2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）