納濾膜對(duì)一、二價(jià)離子高效的分離選擇效果，使其在高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景，但鹽湖鹵水溶液組成特點(diǎn)、鎂鋰物化性質(zhì)相似以及膜污染問(wèn)題均對(duì)納濾膜材料提出新的挑戰(zhàn)。本文通過(guò)界面聚合法制備聚酰胺納濾膜，添加含大量羥基官能團(tuán)的聚乙烯醇對(duì)納濾膜進(jìn)行改性。
1.聚乙烯醇改性聚酰胺復(fù)合膜的制備
選擇聚醚砜超濾膜為支撐層，在其多孔支撐層表面進(jìn)行界面聚合反應(yīng)，制備聚乙烯醇改性聚酰胺復(fù)合納濾膜。將聚醚砜基膜無(wú)紡布支撐層固定于玻璃板上，用自制反應(yīng)框固定。
在反應(yīng)框中倒入配置好的哌嗪與聚乙烯醇水溶液，充分反應(yīng)2min后倒出，氮?dú)鈱⒛け砻鏆埩舻乃嗳芤捍蹈?。?.15wt％的均苯三甲酰氯正己烷有機(jī)相溶液倒入反應(yīng)框中，反應(yīng)1min后倒出多余溶液。將膜片置于預(yù)熱好的60℃烘箱中加熱5min，促進(jìn)界面聚合反應(yīng)的發(fā)生。將界面聚合完成后所得聚乙烯醇改性納濾膜置于超純水中浸泡24h，備用。
2.聚乙烯醇改性聚酰胺復(fù)合膜抗污染性能評(píng)價(jià)
納濾膜為壓力驅(qū)動(dòng)過(guò)程，膜通量與膜兩側(cè)跨膜壓正相關(guān)，與膜表面污染程度負(fù)相關(guān)。納濾膜初始污染速率反映膜表面污染的形成過(guò)程，納濾膜穩(wěn)態(tài)通量反映長(zhǎng)期污染過(guò)程對(duì)膜表面污染的影響。
這是由于溶液中鈣離子連接納濾膜表面和有機(jī)污染物的“架橋”作用隨膜表面羧基密度增加逐漸增強(qiáng)，加速污染物分子在膜面的累積。膜污染達(dá)到穩(wěn)定后納濾膜穩(wěn)態(tài)通量與納濾膜表面羧基密度負(fù)相關(guān)，符合不同聚乙烯醇相對(duì)添加量條件下納濾膜初始污染速率變化規(guī)律。
天津津騰儀器設(shè)備有限公司了解到本文以聚醚砜超濾膜為基膜，利用酰氯單體與胺類(lèi)單體間界面聚合反應(yīng)制備聚酰胺納濾膜，
并在界面聚合過(guò)程中引入含大量親水官能團(tuán)的聚乙烯醇對(duì)納濾膜進(jìn)行改性，提高納濾膜親水效果，調(diào)控膜面羧基密度。分析了聚乙烯醇改性納濾膜成膜機(jī)理，系統(tǒng)研究了聚乙烯醇相對(duì)含量對(duì)納濾膜性能的影響。聚乙烯醇參與界面聚合反應(yīng)，納濾膜表面比隨聚乙烯醇相對(duì)含量的增加而升高。
聚乙烯醇相對(duì)含量為4％時(shí)界面聚合反應(yīng)占據(jù)主導(dǎo)地位，膜面粗糙度增加。羥基官能團(tuán)的引入顯著提高了納濾膜親水效果，聚乙烯醇相對(duì)含量為4％時(shí)膜面羧基密度降低至2.16個(gè)／nm２。
聚乙烯醇改性納濾膜抗污染性能優(yōu)異，膜表面有機(jī)—無(wú)機(jī)復(fù)合污染主要由羧基官能團(tuán)與污染物分子間作用力控制。其對(duì)鹵水鎂離子截留率高于95％，鋰離子截留率低于-44％，鎂鋰分離選擇效果顯著。
聚乙烯醇改性聚酰胺納濾膜具有較優(yōu)的截留效果，致密的聚酰胺功能層有利于鹽湖鹵水鎂鋰分離，較低的膜面羧基密度降低了鹵水污染物與膜面的作用機(jī)率，抗污染效果顯著。研究成果可為鹵水提鋰高性能?chē)?guó)產(chǎn)納濾膜材料的開(kāi)發(fā)提供新思路。
