两性离子中间层调控的纳滤膜制备及其脱盐性能

摘要

为了打破纳滤膜的渗透性-选择性上限，制备兼具高渗透通量和高截留性能的薄层复合纳滤膜，首先在水解聚丙烯腈（HPAN）基膜表面沉积聚多巴胺/聚甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱（PDA/PSBMA）中间层，然后利用哌嗪（PIP）和均苯三甲酰氯（TMC）进行界面聚合，制备聚酰胺（PA）层；对膜的化学结构、形貌和表面特性进行表征，研究纳滤膜的性能。结果表明：中间层亲水且带负电，对膜孔未造成严重堵塞，优化了界面聚合反应界面；聚酰胺层的厚度仅为65 nm左右，聚酰胺层内部及其与支撑层之间存在大量通道，使纳滤膜纯水渗透性高达21.82 L/（m²·h·bar）(1 bar=100 kPa)；纳滤膜对盐的截留顺序为Na₂SO₄（98.87%）>MgSO₄（96.92%）>MgCl₂（50.14%）>NaCl（30.60%）,Na₂SO₄截留率基本不受操作压力和盐浓度的影响，NaCl和Na₂SO₄的分离因子为61.42；此外，纳滤膜具有良好的抗污染性和长期稳定性，在海水淡化、饮用水净化等领域具有应用潜力。

关键词

聚多巴胺(PDA) / 聚甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱(PSBMA) / 两性离子中间层 / 纳滤膜 / 脱盐

基金资助

国家自然科学基金资助项目（52070142）; 天津工业大学市级大学生创新创业训练计划资助项目（202210058105）