磺化嵌段共聚物接枝改性制備高通量滲透汽化脫鹽膜

曾飛祥,李 娜,延檬羽,紀(jì)松燦,王子恒

(西安交通大學(xué) 化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院,陜西省能源化工過(guò)程強(qiáng)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安710049)

1 前 言

膜法脫鹽技術(shù)是解決水資源危機(jī)的有效方式[1]。滲透汽化由于可利用低品位余熱處理高濃度鹽水且具有鹽截留率高、預(yù)處理簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，成為非常有潛力的新型脫鹽技術(shù)[2-3]。膜材料的脫鹽性能與膜微觀結(jié)構(gòu)、親水性和荷電性(荷電膜)等因素有關(guān)。聚合物膜研究最為廣泛，如聚乙烯醇、醋酸纖維素、聚醚酰胺等[3]。Naim 等[4]制備親水性醋酸纖維素膜，在溫度為70℃時(shí)處理質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%NaCl 溶液的水通量為5.97 kg.m-2.h-1；Wu 等[5]制備聚醚酰胺滲透汽化膜，在溫度為65℃時(shí)處理質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%NaCl 溶液的水通量最高為1.68 kg.m-2.h-1。目前聚合膜材料仍存在水通量較低的問(wèn)題，缺乏針對(duì)滲透汽化脫鹽過(guò)程的膜材料設(shè)計(jì)和水傳遞通道調(diào)控策略，脫鹽傳遞機(jī)理尚不清楚，制約了滲透汽化脫鹽過(guò)程的發(fā)展和應(yīng)用。

通過(guò)在膜材料活性基團(tuán)和水之間形成離子-偶極鍵合作用，并通過(guò)提高聚合物分子鏈的剛性和規(guī)整度構(gòu)架出合適的傳遞通道，是提高材料親水性、傳質(zhì)速率和選擇性的有效手段?；腔枷憔酆衔锞哂辛己玫臒?、化學(xué)穩(wěn)定性及優(yōu)異的親水性[6-7]，且磺酸基團(tuán)與水可以形成較強(qiáng)的離子-偶極作用，在成膜過(guò)程中高度親水的離子基團(tuán)和高度疏水的聚合物鏈段會(huì)各自聚集，產(chǎn)生納米級(jí)微相分離結(jié)構(gòu)，構(gòu)成水傳遞的納米通道[7-10]。通過(guò)改變嵌段和側(cè)鏈結(jié)構(gòu)以及磺酸根數(shù)量，可以控制聚合物的微相分離結(jié)構(gòu)，達(dá)到調(diào)節(jié)納米通道傳輸性能的目的[7,11]?！?br>