聚多巴胺增強薄膜復(fù)合正滲透膜性能
導(dǎo)讀:本文天津津騰實驗設(shè)備有限公司主要研究了聚多巴胺如何增強薄膜復(fù)合正滲透性能，內(nèi)容以供參考。
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發(fā)布日期：2020-01-08 09:33【大 中 小】
天津津騰實驗設(shè)備有限公司了解到正滲透膜過程是一種利用膜兩側(cè)汲取液(高滲透壓)和供給液(低滲透壓)之間的滲透壓差為驅(qū)動力，促使水分子由供給液側(cè)向汲取液側(cè)跨膜傳質(zhì)的新興膜分離技術(shù). 聚酰胺薄膜復(fù)合(TFC)膜因其各組成部分的結(jié)構(gòu)和材料可依據(jù)需求進行個性化定制而成為常用的正滲透膜類型. 其主要由無紡布層、多孔支撐層、聚酰胺薄膜構(gòu)成. 然而，現(xiàn)有的聚酰胺薄膜復(fù)合正滲透膜仍存在水滲透與鹽截留之間的trade-off效應(yīng)，難以同時獲得較高的水滲透性與截鹽性、滲透選擇性. 因而，如何優(yōu)化TFC膜的結(jié)構(gòu)以提升正滲透膜性能成為研究熱點.多巴胺(DA)是一種神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì)，廣泛存在于有機體中. DA及其兒茶酚衍生物在堿性有氧情況下經(jīng)歷氧化聚合后，能夠在水溶液環(huán)境下黏附在任何基材表面并形成一層牢固的聚多巴胺(PDA)層.
PDA不僅具有良好的親水性，而且其分子鏈中有氨基、羥基等反應(yīng)性基團，因而常被用于材料表面的親水改性和表面功能化.然而，PDA自組裝膜的非共價作用力仍較弱，在強堿性環(huán)境下不穩(wěn)定，因而易在界面聚合的熱處理過程中脫落. 有人提出將聚乙烯亞胺(PEI)作為交聯(lián)劑引入多巴胺體系，DA與PEI可發(fā)生Shiff堿或Michael加成反應(yīng)，形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，有效縮短了DA成膜時間. 同時，PEI破壞PDA自身的非共價相互作用，抑制PDA聚集體的形成. 此外，PEI本征親水性使得PDA/PEI共沉積薄膜的親水改性效果更佳. 基于此，本文天津津騰實驗設(shè)備有限公司提出采用PDA/PEI共沉積在三醋酸纖維素(CTA)多孔支撐膜表面形成中間層，再結(jié)合界面聚合，得到PDA/PEI共沉積中間層改性TFC正滲透膜. 系統(tǒng)研究PDA/PEI共沉積中間層對間苯二胺和均苯三甲酰氯體系界面聚合形成的聚酰胺薄膜的結(jié)構(gòu)和性能的影響，評價TFC正滲透膜的水滲透性能、截鹽性能和滲透選擇性等.
1膜形貌與性質(zhì)表征
采用掃描電子顯微鏡(SEM，TM3000，日本日立公司)觀察膜的表面形貌和斷面結(jié)構(gòu). 采用原子力顯微鏡(AFM，Dimension 3100V，美國維易科精密儀器有限公司)表征膜表面的粗糙度及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu). 利用傅里葉變換衰減全反射紅外光譜法(FTIR/ATR，Nicolet 6700，賽默飛世爾科技公司)測定膜表面的化學(xué)組成. 靜態(tài)水接觸角測定儀(DSA100，德國KRUSS公司)用于表征膜的表面親疏水性，選取體積為5 μL的水滴用于測試. 采用溶質(zhì)截留法測定多孔膜的截留分子量(MWCO)、表面平均孔徑(μs)及孔徑分布。
2.正滲透膜的性能評價
測定正滲透膜的水通量(Jw)和反向鹽通量(Js)時，以去離子水為供給液，1.0 mol/L的NaCl水溶液為汲取液，測試溫度控制在(25 ± 1) °C. 穩(wěn)定運行30 min后，測定供給液的質(zhì)量變化和電導(dǎo)率變化，再根據(jù)以下公式分別計算Jw和Js. 當(dāng)正滲透膜的聚酰胺活性層朝向供給液時，測試方式為FO模式，反之為PRO模式.
3.津騰研究結(jié)果
天津津騰實驗設(shè)備有限公司利用多巴胺/聚乙烯亞胺快速共沉積，構(gòu)建了以三醋酸纖維多孔支撐膜、聚多巴胺/聚乙烯亞胺共沉積中間層、聚酰胺薄膜的薄膜復(fù)合正滲透膜.聚多巴胺/聚乙烯亞胺共沉積中間層使得多孔支撐膜的表面變得平整光滑、孔徑分布均一、表面孔徑變窄. 在聚多巴胺/聚乙烯亞胺共沉積中間層表面界面聚合得到的聚酰胺薄膜呈現(xiàn)出數(shù)量更多、結(jié)構(gòu)更均勻舒展的葉片狀結(jié)構(gòu)，有效提高了薄膜復(fù)合正滲透膜的水通量和滲透選擇性。
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