石墨炭纳米颗粒改性聚砜支撑层制备正渗透复合膜

作者：姚子成; 肖方锟; 刘兆峰; 张大鹏; 朱桂茹^*

来源：材料导报, 2021, 35(08): 8196-8200.

• 石墨炭纳米颗粒
• 聚砜基膜
• 聚酰胺复合膜
• 正渗透
• 水通量

正渗透膜分离技术是以膜两侧的渗透压差作为驱动力,因此能耗低,符合绿色节约型社会的发展需求。然而,主流的聚酰胺复合膜在正渗透过程中存在内浓差极化现象,使其水通量远小于理论值。因此,改性正渗透复合膜减小其内浓差极化以提高水通量,对促进正渗透技术大规模应用具有重要的意义。本研究采用相转化法制备了掺杂石墨炭纳米颗粒的聚砜支撑层,通过间苯二胺和均苯三甲酰氯在支撑层表面进行界面聚合制备了聚酰胺薄层复合膜(Thin-film composite, TFC)。采用扫描电子显微镜和接触角分析仪对聚砜支撑层和TFC复合膜进行表征,观察膜表面形貌和亲水性,考察不同石墨炭纳米颗粒添加量对正渗透膜性能的影响。结果表明:在基膜中掺杂石墨炭纳米颗粒会使基膜表面孔隙率增大,表面亲水性增强,结构参数减小,这表明内浓差极化得到有效的改善。当石墨炭纳米颗粒添加量为0.01%(质量分数)时,水通量在活性层朝向汲取液(AL-DS)时达到22.4 L/(m2·h),相比未改性的正渗透膜增加了96.7%,这表明新型石墨炭材料可以有效地提高聚酰胺复合膜的正渗透分离性能。

• 单位
  化学化工学院; 中国海洋大学