膜分离技术是一种无二次污染的水净化技术,具有低碳、环保、高效和便捷等特点,已成为目前研究的热点。作为膜分离技术之一,超滤可以分离直径为2~100nm的颗粒,广泛应用在蛋白质浓缩、含油废水和纺织废水中有机物的去除等方面。常用的超滤膜材料一般为有机膜材料,例如醋酸纤维(CA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)和聚砜(PSF)等。
传统膜材料通常存在热稳定性差、通量较低等问题,如何制备出高通量,较好热稳定性的超滤膜逐渐成为该领域研究的热点。本研究选用具有较好耐热性能的PMIA为膜材料,g-C3N4为添加剂,通过相转化法制备具有高通量和较好耐热性能的PMIA/g-C3N4超滤膜,并且通过扫描电子显微镜(SEM)、接触角、孔隙率、热稳定性和切割分子量的测量对PMIA/g-C3N4膜进行表征,探究不同量的g-C3N4对膜性能的影响趋势。
采用g-C3N4为无机添加剂,以干-湿相转化法制备PMIA/g-C3N4改性平板超滤膜,与未添加g-C3N4的膜相比,改性后的结构和性能有明显变化,具体结论如下:由SEM照片可知,随着g-C3N4含量的增加,超滤膜整体皮层逐渐变薄,指状大孔结构变长,表面皮层更加致密;铸膜液中加入亲水性g-C3N4会增加膜表面的亲水性,降低膜的孔隙率,而且随着膜中g-C3N4含量的增加,亲水性提高,孔隙率降低;随着g-C3N4含量的不断增加,水通量会先增加后降低,而膜的截留分子量则不断减小;铸膜液中加入g-C3N4不会影响膜的裂解温度,仍然保持PMIA本身较高的裂解温度;一定比例的g-C3N4的添加能有效提高膜的通量,但过量的添加会影响膜的分离性能。当g-C3N4的添加量为相对于PMIA的质量分数为5%时制得的膜综合性能为优,纯水通量达到了542L/(m2·h),截留分子量Mm为133.3伊103,表面纯水接触角为48.36孔隙率为67.10%,裂解温度为360℃。
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