改性纳滤膜研究

天津津腾实验室通过动态污染试验发现,相比于传统纳滤膜,改性纳滤膜的比通量提升8.4%。分子动力学模拟表明,聚酰胺分离层在水溶液中呈电负性,可通过静电作用吸附钙离子,产生“膜-阳离子-有机物”三者间的复合污染。温控响应型聚合物呈电中性,与阳离子的相互作用较弱,抑制了架桥作用引发的膜污染问题。

随着膜制备和组装工艺的成本逐步降低,纳滤技术在地表水处理、污水回用、苦咸水淡化等领域受到广泛的应用。然而,纳滤膜污染引发的高能耗问题是限制纳滤技术推广应用的瓶颈问题。由于纳滤膜的异质结构特性,通常采用水力错流的方式恢复膜性能,但清洗效率有限。因此,构建抗污染膜材料对于纳滤技术的推广至关重要。

面向膜表面污染物间相互作用引发的污染问题,构建环境刺激响应型纳滤膜是控制膜污染的有效手段。通过温度、pH、离子强度等外界刺激,可引发响应型聚合物微纳结构变化,改变膜表面与污染物间的范德华作用、静电作用与极性作用,具有逆转膜污染的潜力。XU制备了温控响应型纳滤膜,通过温控响应型聚合物相变,在污染层与纳滤膜间形成了缓冲层,强化了膜表面污染物的分离。

然而,前期研究侧重于响应型聚合物相变增效膜性能恢复,面向纳滤长期运行的非相变过程,响应型聚合物对于膜污染的控制机制仍然不明。本研究以温控响应型聚合物为代表,制备温控响应型纳滤膜。主要考察温控响应型聚合物对纳滤膜分离性能的影响;在非相变条件下,测试温控响应型纳滤膜对污染的控制效能;采用分子动力学模拟,解析温控响应型纳滤膜的控污机制,为响应型纳滤膜的开发和应用提供理论参考与支持。