基于改性納米纖維支撐層的復合正滲透膜

羅 方,閆康康,王 晶,姚之侃,張 林,陳歡林

(1.浙江大學 化學工程與生物工程學院,浙江 杭州310027;2.浙江醫藥高等專科學校,浙江 寧波315000)

1 引 言

正滲透(forward osmosis，FO)是一種以膜兩側滲透壓差為驅動力的新型膜分離技術，以能耗低、回收率高、分離膜不易被污染等優點，在廢水處理[1]、海水淡化[2]、食品和醫藥[2-3]等領域具有巨大的應用潛力。通常由多孔支撐層和超薄分離層復合而成的正滲透膜是正滲透分離技術的核心之一，膜結構與性能直接影響正滲透技術的分離效率[4]。有研究通過對正滲透過程傳質機理進行分析，指出支撐層內部發生的內濃差極化(internal concentration polarization,ICP)，造成了正滲透實際水通量低于理論值的現象[5-6]，制約了正滲透技術的進一步發展和應用。造成內濃差極化現象的原因主要是分離過程中溶質和溶劑在支撐層內的擴散受到支撐層物理結構和化學性質的限制，減小正滲透膜支撐層的結構參數S，提升支撐層的親水性將有利于緩解內濃差極化造成的影響[7-10]。

由靜電紡絲法制備的納米纖維膜具有獨特的內連通三維孔結構和高孔隙率(較小的膜結構參數)，有利于膜內溶劑和溶質的擴散流動[11]。據此，Kim 等[9]以靜電紡絲法得到的親水性交聯聚乙烯醇納米纖維膜為支撐層制備了水通量顯著提升的正滲透膜。然而，目前以靜電紡絲法得到的納米纖維膜為支撐層制備正滲透膜，由于親水性支撐層與分離層之間結合力較弱，在運行過程中支撐層和分離層極易剝離[12]。……