纳滤膜的离子选择性研究
纳滤(nanofiltration，简称NF)膜是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，因能截留物质的大小约为1纳米而得名。纳滤的操作区间介于超滤和反渗透之间，通常纳滤分离需要的跨膜压差为0．5～2．0MPa，比反渗透达到同样的渗透通量所需施加的压差低0．5～3．0MPa。对溶质的电荷选择性是纳滤膜最主要的性能之一，这一特性使纳滤膜在水的软化、净化和食品、染料、药物脱盐等领域的应用越来越广泛。商品纳滤膜大多数荷负电，相关的研究较多；荷正电的纳滤膜较少，故其相关的研究也鲜见报道’、为考查荷正电膜的电荷选择特点，本文用自制的荷正电纳滤膜对不同种类的无机盐溶液进行截留实验，研究荷正电纳滤膜对阴、阳离子的选择特点，对研究纳滤膜分离机理、开发荷正电膜的适用领域具有一定意义。
1实验部分
1．1实验材料与设备
实验所用材料有：聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDM)/聚砜(PSF)中空纤维内压纳滤膜，实验室自制；无机盐，分析纯．
实验仪器有：电导率仪，MC226型，瑞士梅特勒一托利多仪器公司产品；纳滤膜评价仪，自制，见图1。
 |
1．2实验步骤
1．2．1无机盐电导率一浓度的标准曲线绘制
将无机盐在110oC下干燥24h去除所含的水分和结晶水，准确称量无机盐2．000g溶于1000mL容量瓶中．分别吸取75、50、25和10mL溶液置于100mL容量瓶中，用纯水稀释至刻度，配制成质量浓度为1．5、1．0．0．5和0．2g/L的无机盐标准溶液。分别取标准溶液3mL置于干净的试管中，用MC226型电导率仪读取电导率值，绘制各无机盐的电导率一浓度标准曲线。
1．2．2纳滤实验
配制浓度为0．017moL/L的单组分无机盐水溶液作为测试溶液。实验中纳滤系统温度恒定为25摄氏度上下0.2摄氏度，操作压力为0．7MPa。每次测试前预压0．5h后开始取样，用纳滤膜对无机盐的截留率表征纳滤膜的离子选择性．每组实验选用同一支膜组件，不同组的实验由于组件的个体差异，对同一无机盐的截留率可能略有不同，如实验中用到的NaC1、KC1等．纳滤膜对无机盐的截留率为：
R=(1一Cp/C0)×100%
式中，Cp和Co分别为透过液和原液中无机盐的浓度，用电导率值表征。
2结果与讨论
2．1对阴离子的选择性
2．1．1阳离子为Na时的截留情况
表1为纳滤膜对不同阴离子的钠盐的截留情况。
 |
从表1可以看出，纳滤膜对NaC1的截留率最小，而对NaOH的截留率最高；另外，纳滤膜对复合离子的截留率较高；但是，阴离子的电荷数对截留率的影响似乎较小。PDM/PsF复合膜的功能层为交联的PDM网络，含有一定量未反应的叔氨基，叔氨基在水溶液中水解成季氨基，从而使膜表面带正电．由于荷正电的表面对阴离子存在吸引力，复合阴离子在正电膜表面的吸附层较厚，离子穿越膜的功能层时阻力更大，因而纳滤膜对复合阴离子的截留率较高．在碱性条件下，季氨基被中和形成季铵盐(NROH一)，静电排斥力的减小使功能层收缩致密化，因而传输阻力增加，所以对OH一的截留率最高。
2．1．2阳离子为K时的截留情况
分别用纳滤膜对KC1、KBr和KI的水溶液进行截留实验，实验结果见表2。
 |
3结论
由以上实验可知，荷正电的PDM/PSF中空纤维内压纳滤膜对不同离子的选择性规律如下：
(1)离子的价态对无机盐的截留率有影响。其中，阴离子的价态对截留率的影响较小，而阳离子的价态对截留率的影响较大，纳滤膜对二价(和三价)阳离子的截留率高于对一价阳离子的截留率。很多有害离子在水中都存在二价或高价形态(如Mg2+、Ni2+、Cu2+、Mn2+、Cd2+、Fe2+等)，利用纳滤膜这种分离特性可以有效将他们从水体中去除。
(2)PDM/PSF中空纤维内压纳滤膜对复合离子的截留率较高。
(3)离子的截留率与香农半径有一定的关系．阴离子的截留率与香农半径的变化规律相同，而阳离子的截留率与香农半径的变化规律相反。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
如果需要了解更加详细的内容，请点击下载 
09090303.rar
下载该附件请登录，如果还不是本网会员，请先注册
