基于壳聚糖硫酸酯、羧甲基壳聚糖及羧甲基纤维素钠复合纳滤膜的研究

【摘要】： 纳滤(Nanofiltratrtion,NF)是自二十世纪八十年代发展起来的介于超滤和反渗透之间的、同属于压力驱动的新型膜分离技术。目前绝大部分的纳滤膜属于复合膜,即在一基膜上复合一活性层。 纤维素是地球上资源最为丰富的天然高分子化合物,甲壳素也是一种天然的、可再生的高分子化合物,产量仅次于纤维素,壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物。在本研究中,以壳聚糖的两种两性的水溶性衍生物-壳聚糖硫酸酯(SCS)和N, O-羧甲基壳聚糖(NOCC),以及羧甲基纤维素钠(CMC-Na)作为复合NF膜表面活性层材料,戊二醛(GA)、环氧氯丙烷(ECH)、以及六亚甲基二异氰酸酯(HDI)作为交联剂,利用涂敷与交联结合使用的方法,在一定的制备工艺下,制备了三个系列的新型复合纳滤膜。利用衰减全反射红外光谱(ATR-IR)、环境扫描电镜(ESEM)和原子力显微镜(AFM)对其结构形貌进行了表征,研究了其性能指标和截留性能,并对其截留特性做了探讨。 以SCS和NOCC为表面活性层材料的两性复合NF膜均呈现出荷负电纳滤膜的截留特征;对于同一种材料制得的复合NF膜,通量应与平均面粗糙度(Ra)有关:Ra值较大,通量也较大。通过改变表面活性层铸膜液的组成、交联剂的浓度、以及制备工艺等,适量的无机小分子、有机小分子、以及阴离子表面活性剂的添加,可调节所制得复合NF膜的截留性能。研究结果表明涂敷与交联结合使用的方法是一种制备多糖水溶性衍生物复合NF膜的有效途径。 以均相合成的方法制备了高含硫量的壳聚糖硫酸酯(SCS)。以壳聚糖硫酸酯为活性层材料,戊二醛水溶液为交联剂,聚丙烯腈(PAN)超滤膜为基膜,制备了SCS/PAN复合NF膜。在0.40MPa、25℃下,所制得的SCS/PAN复合NF膜对1000 mg·L-1 K2SO4、Na2SO4及NaCl溶液的截留率分别为92.8、92.1及52.3%,通量分别为11.3、7.1及10.4kg·m-2·h-1。SCS/PAN系列复合膜对无机盐