膜分離技術(shù)是一種無二次污染的水凈化技術(shù),具有低碳、環(huán)保、高效和便捷等特點(diǎn),已成為目前研究的熱點(diǎn)。作為膜分離技術(shù)之一,超濾可以分離直徑為2~100nm的顆粒,廣泛應(yīng)用在蛋白質(zhì)濃縮、含油廢水和紡織廢水中有機(jī)物的去除等方面。常用的超濾膜材料一般為有機(jī)膜材料,例如醋酸纖維(CA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)和聚砜(PSF)等。
傳統(tǒng)膜材料通常存在熱穩(wěn)定性差、通量較低等問題,如何制備出高通量,較好熱穩(wěn)定性的超濾膜逐漸成為該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本研究選用具有較好耐熱性能的PMIA為膜材料,g-C3N4為添加劑,通過相轉(zhuǎn)化法制備具有高通量和較好耐熱性能的PMIA/g-C3N4超濾膜,并且通過掃描電子顯微鏡(SEM)、接觸角、孔隙率、熱穩(wěn)定性和切割分子量的測量對PMIA/g-C3N4膜進(jìn)行表征,探究不同量的g-C3N4對膜性能的影響趨勢。
采用g-C3N4為無機(jī)添加劑,以干-濕相轉(zhuǎn)化法制備PMIA/g-C3N4改性平板超濾膜,與未添加g-C3N4的膜相比,改性后的結(jié)構(gòu)和性能有明顯變化,具體結(jié)論如下:由SEM照片可知,隨著g-C3N4含量的增加,超濾膜整體皮層逐漸變薄,指狀大孔結(jié)構(gòu)變長,表面皮層更加致密;鑄膜液中加入親水性g-C3N4會(huì)增加膜表面的親水性,降低膜的孔隙率,而且隨著膜中g(shù)-C3N4含量的增加,親水性提高,孔隙率降低;隨著g-C3N4含量的不斷增加,水通量會(huì)先增加后降低,而膜的截留分子量則不斷減?。昏T膜液中加入g-C3N4不會(huì)影響膜的裂解溫度,仍然保持PMIA本身較高的裂解溫度;一定比例的g-C3N4的添加能有效提高膜的通量,但過量的添加會(huì)影響膜的分離性能。當(dāng)g-C3N4的添加量為相對于PMIA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)制得的膜綜合性能為優(yōu),純水通量達(dá)到了542L/(m2·h),截留分子量Mm為133.3伊103,表面純水接觸角為48.36孔隙率為67.10%,裂解溫度為360℃。
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