温敏性正渗透汲取液与高通量正渗透基膜的制备与表征

【摘要】正渗透过程是以半透膜两侧渗透压差为驱动力,无需外加压力或者仅需低压即可运作的过程。正渗透过程是低能耗、低成本的绿色分离提纯过程,但这依赖于合适的正渗透膜和汲取液的研发以及相关回收、操作系统的开发。目前,正渗透过程已经被应用于海水淡化、水处理、食品加工、制药行业以及发电等,因此,性能优良的正渗透膜和汲取液的开发与改善就变得更加迫切。本文首先制备了温敏性聚电解质溶液作为汲取液并测定了其正渗透性能,然后制备了高通量正渗透膜基膜,并深入研究了其高通量成膜机理。N-异丙基丙烯酰胺和不同量的丙烯酸钠共聚得到一系列聚电解质溶液,该聚电解质是温敏性的亲水材料,当温度低于其低临界溶解温度(LCST)时材料吸水溶胀,而高于其LCST时材料脱水收缩。聚电解质溶液的温敏性和亲水性使之可作为汲取液应用于正渗透过程中。吸水溶胀的聚电解质溶液使用加热超滤的方法在45℃和2bar压力下进行脱水。实验证明,丙烯酸钠含量为4%时得到的4%PNIPAM-SA(4-P)溶液的性能较佳,以纯水作为原料液的正渗透通量为0.347L·m-2·h-1(LMH),加热超滤的水回收率为65.2%。尽管聚电解质溶液水通量较低,但其温敏脱水能力使之具有应用潜力。通过共混20wt.%带电聚合物(磺化聚苯醚,SPPO)与80wt.%中性聚合物(商用超滤膜材料：醋酸纤维素,聚醚砜和聚偏氟乙烯)制备出高通量共混正渗透膜基膜(超滤膜),并对其形成机理进行了深入研究。该共混超滤膜表现出了优越的超滤性能。在同样的制备条件下,CA-SPPO共混膜的纯水通量为CA超滤膜的3倍,高达1432LMH;PES-SPPO共混膜的纯水通量为PES超滤膜的76倍,从PES膜的19LMH提升至1460LMH；而PVDF-SPPO共混膜则从79LMH提高至2386LMH,为PVDF超滤膜纯水通量的30倍。尽管共混所得的膜通量得到大大提升,但其截留率仅仅略微下降。SPPO共混膜孔隙率高、亲水性好,而且在膜上表面与底面之间形成了电场梯度,这一切正促成了高通量共混超滤膜的形成。孔隙率高、亲水性好的超滤膜是优良的正渗透膜基膜。
【作者】区然雯；
【导师】徐铜文；
【作者基本信息】中国科学技术大学，应用化学，2014，硕士
【关键词】正渗透；汲取液；聚电解质；加热超滤；正渗透膜基膜；共混膜；电场梯度；

【参考文献】
[1]刘颖.论我国第三人撤销之诉制度及其适用[D].厦门大学,法律,2014,硕士.
[2]刘艳武.嗅神经鞘细胞和硝普钠对脊髓源性神经干细胞的增殖、分化及生长的作用[D].第四军医大学,外科学,2004,硕士.
[3]苏广民.多物料配比算法设计[J].冶金自动化,1993,02:21-23+59.
[4]南京京.用三界理论解读《序曲》和《在海湾》中的贝尔[D].河北师范大学,英语语言文学,2013,硕士.
[5]田琦.山羊生长激素基因乳腺特异性基因打靶载体的构建及阳性细胞株的筛选[D].南京农业大学,基础兽医学,2011,硕士.
[6]王倩.Nb金属片在草酸溶液中的阳极氧化着色[D].西南交通大学,材料工程,2014,硕士.
[7]金灵灵.企业并购反垄断审查中的破产企业抗辩制度研究[D].浙江大学,市场法务（专业学位）,2012,硕士.
[8]李孝迁.煤矿企业外包工程安全管控模式研究[D].中国矿业大学,工程管理,2014,硕士.
[9]李娟.新民主主义革命时期毛泽东工农联盟思想研究[D].西南大学,中国近现代史基本问题研究,2013,硕士.
[10]于超.碳纳米管增强镁基复合材料的力学性能分析[D].沈阳工业大学,工程力学,2013,硕士.
[11]刘志泉.开放腔场与热库耦合的non-Markovian效应研究[D].曲阜师范大学,理论物理,2013,硕士.
[12]庞敏.香烟诱导巨噬细胞核因子κB的活化及其对细胞间粘附分子1表达的调控[D].山西医科大学,呼吸内科,2003,硕士.
[13]温亦兵.利用标准气象参数分析北京的气象[J].中国住宅设施.2002(03)
[14]严海宇,黄仕良,韩文锋,刘化章.MOCVD法制备Ru/HSAG氨合成催化剂[J].化学反应工程与工艺,2014,05:446-451.
[15]张瑞东.关于茶馆休闲空间的社会功能分析[D].西北大学,社会学,2013,硕士.
[16]郭少华.水泥混凝土路面结构可靠度评估方法研究[D].哈尔滨工业大学,道路与铁道工程,2013,硕士.
[17]纪芳.变铅青链霉菌DNA的修饰与耻垢分枝杆菌DNA的降解[D].华中农业大学,生物化学与分子生物学,2001,硕士.
[18]邓苗雯.《官话指南》词汇研究[D].四川外国语大学,汉语言文字学,2013,硕士.
[19]张余岳.化工过程模拟与在线优化[D].浙江大学,1998.
[20]张欣桐.混凝去除纳米二氧化钛特性研究及混凝系统的优化[D].哈尔滨工业大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[21]张敏.基于应用层和传输层的网络测量分析研究[D].北京交通大学,2012.
[22]刘洁.复球上的实变Bergman空间研究[D].中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）,应用数学,2013,硕士.
[23]杨翠.从翻译美学角度看葛浩文英译《流逝》的审美再现[D].华中师范大学,英语语言文学,2014,硕士.
[24]陈思.《金瓶梅》与佛教[D].湖南师范大学,中国古代文学,2013,硕士.
[25]边裕挺.基于Android平台的无线传感器网络监控系统的研究与实现[D].浙江工业大学,2013.
[26]李璠.美国金融控股公司研究——从契约经济学角度出发[D].苏州大学,金融学,2003,硕士.
[27]李凡,韩明红,邓家禔.需求产品报价系统中的客户关系管理工具[J].航空制造技术,2004,04:97-100.
[28]张蓉.RES对添加有bFGF的小鼠B16黑素瘤细胞的细胞增殖及黑素生成的影响[D].湖南中医药大学,中医皮肤性病学,2013,硕士.
[29]张星.基于“PC+ADT卡”并联平台控制系统及其关键技术研究[D].江苏科技大学,机械电子工程,2013,硕士.
[30]严行健.《明史》与《献徵录》相关人物比较研究[D].南京师范大学,古典文献学,2012,硕士.
[31]史杰.新疆阜康断裂晚第四纪活动性研究[D].中国地震局兰州地震研究所,构造地质学,2011,硕士.
[32]徐文显.基于改进I-K塑性铰恢复力模型的RC框架抗震性能分析[D].哈尔滨工业大学,结构工程,2013,硕士.
[33]丁琪.浅析领事保护制度的法律内涵——兼论新形势下领事保护传统内涵面临的挑战[J].黑龙江省政法管理干部学院学报,2015,02:121-124.
[34]杨彦东.地方政府在环境管理中存在的问题及对策[D].内蒙古大学,公共管理,2014,硕士.
[35]唐申君.上海城市公共交通科技发展趋势[J].城市公用事业.1997(03)
[36]毕文娟.一种基于纠删码的分布式备份技术的研究[D].华中科技大学,计算机系统结构,2013,硕士.
[37]李春霞.并购A公司可行性调研报告[D].首都经济贸易大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[38]李熠.人民币汇率波动对农产品进口贸易的影响[D].南京农业大学,金融学,2011,硕士.
[39]张权.湖南省城乡建设用地总量控制及其差别化引导[D].湖南师范大学,土地资源管理,2013,硕士.
[40]刘大中.典型城市污水处理厂提标改造分析[D].西安建筑科技大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[41]饶敏倩.打击乐毕业设计[D].中国音乐学院,音乐,2014,硕士.
[42]邹云,孙建中,杨成梧.一般模型2－D系统的观测器设计理论[J].自动化学报,1994,04:385-393.
[43]张彩虹.不同化疗模式对荷人卵巢癌裸鼠及其移植瘤的影响[D].河北医科大学,妇产科学,2014,硕士.
[44]蔡宝国,刘长荣,李士学.液压差动控制回路在轧机轧辊平衡控制系统上的应用[J].一重技术.1997(03)
[45]梁贺.基于G2B和G2E网络的安全技术研究[D].沈阳理工大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[46]王夕萌.Teradata数据仓库在邮政金融客户管理系统中的设计与实现[D].北京交通大学,2013.
[47]莫育杰,江道灼,田中山,刘玡朋.新型固态限流器中饱和型耦合变压器的设计[J].电力系统自动化,2012,17:103-108.
[48]陈莉媛.叉车消声器性能研究[D].太原科技大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[49]张园园.中高速传感器网络高能效异步竞争型MAC协议研究与设计[D].广东工业大学,控制工程,2013,硕士.
[50]束安霞.高校学生会组织建设研究[D].扬州大学,教育经济与管理,2011,硕士.