聚多巴胺增强薄膜复合正渗透膜性能
导读:本文天津津腾实验设备有限公司主要研究了聚多巴胺如何增强薄膜复合正渗透性能，内容以供参考。
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发布日期：2020-01-08 09:33【大 中 小】
天津津腾实验设备有限公司了解到正渗透膜过程是一种利用膜两侧汲取液(高渗透压)和供给液(低渗透压)之间的渗透压差为驱动力，促使水分子由供给液侧向汲取液侧跨膜传质的新兴膜分离技术. 聚酰胺薄膜复合(TFC)膜因其各组成部分的结构和材料可依据需求进行个性化定制而成为常用的正渗透膜类型. 其主要由无纺布层、多孔支撑层、聚酰胺薄膜构成. 然而，现有的聚酰胺薄膜复合正渗透膜仍存在水渗透与盐截留之间的trade-off效应，难以同时获得较高的水渗透性与截盐性、渗透选择性. 因而，如何优化TFC膜的结构以提升正渗透膜性能成为研究热点.多巴胺(DA)是一种神经传导物质，广泛存在于有机体中. DA及其儿茶酚衍生物在碱性有氧情况下经历氧化聚合后，能够在水溶液环境下黏附在任何基材表面并形成一层牢固的聚多巴胺(PDA)层.
PDA不仅具有良好的亲水性，而且其分子链中有氨基、羟基等反应性基团，因而常被用于材料表面的亲水改性和表面功能化.然而，PDA自组装膜的非共价作用力仍较弱，在强碱性环境下不稳定，因而易在界面聚合的热处理过程中脱落. 有人提出将聚乙烯亚胺(PEI)作为交联剂引入多巴胺体系，DA与PEI可发生Shiff碱或Michael加成反应，形成交联网络，有效缩短了DA成膜时间. 同时，PEI破坏PDA自身的非共价相互作用，抑制PDA聚集体的形成. 此外，PEI本征亲水性使得PDA/PEI共沉积薄膜的亲水改性效果更佳. 基于此，本文天津津腾实验设备有限公司提出采用PDA/PEI共沉积在三醋酸纤维素(CTA)多孔支撑膜表面形成中间层，再结合界面聚合，得到PDA/PEI共沉积中间层改性TFC正渗透膜. 系统研究PDA/PEI共沉积中间层对间苯二胺和均苯三甲酰氯体系界面聚合形成的聚酰胺薄膜的结构和性能的影响，评价TFC正渗透膜的水渗透性能、截盐性能和渗透选择性等.
1膜形貌与性质表征
采用扫描电子显微镜(SEM，TM3000，日本日立公司)观察膜的表面形貌和断面结构. 采用原子力显微镜(AFM，Dimension 3100V，美国维易科精密仪器有限公司)表征膜表面的粗糙度及拓扑结构. 利用傅里叶变换衰减全反射红外光谱法(FTIR/ATR，Nicolet 6700，赛默飞世尔科技公司)测定膜表面的化学组成. 静态水接触角测定仪(DSA100，德国KRUSS公司)用于表征膜的表面亲疏水性，选取体积为5 μL的水滴用于测试. 采用溶质截留法测定多孔膜的截留分子量(MWCO)、表面平均孔径(μs)及孔径分布。
2.正渗透膜的性能评价
测定正渗透膜的水通量(Jw)和反向盐通量(Js)时，以去离子水为供给液，1.0 mol/L的NaCl水溶液为汲取液，测试温度控制在(25 ± 1) °C. 稳定运行30 min后，测定供给液的质量变化和电导率变化，再根据以下公式分别计算Jw和Js. 当正渗透膜的聚酰胺活性层朝向供给液时，测试方式为FO模式，反之为PRO模式.
3.津腾研究结果
天津津腾实验设备有限公司利用多巴胺/聚乙烯亚胺快速共沉积，构建了以三醋酸纤维多孔支撑膜、聚多巴胺/聚乙烯亚胺共沉积中间层、聚酰胺薄膜的薄膜复合正渗透膜.聚多巴胺/聚乙烯亚胺共沉积中间层使得多孔支撑膜的表面变得平整光滑、孔径分布均一、表面孔径变窄. 在聚多巴胺/聚乙烯亚胺共沉积中间层表面界面聚合得到的聚酰胺薄膜呈现出数量更多、结构更均匀舒展的叶片状结构，有效提高了薄膜复合正渗透膜的水通量和渗透选择性。
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