納(na)濾(lv)(lv)(lv)(nanofiltration，簡稱NF)膜(mo)(mo)是一種(zhong)(zhong)特(te)殊而(er)又很有前(qian)途的(de)(de)(de)(de)(de)分離(li)(li)膜(mo)(mo)品(pin)種(zhong)(zhong)，因能截留(liu)物(wu)(wu)質的(de)(de)(de)(de)(de)大小約為1納(na)米而(er)得名(ming)。納(na)濾(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)操作區間介于超濾(lv)(lv)(lv)和反滲透(tou)之間，通(tong)常納(na)濾(lv)(lv)(lv)分離(li)(li)需要的(de)(de)(de)(de)(de)跨膜(mo)(mo)壓差為0．5～2．0MPa，比反滲透(tou)達(da)到同樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)滲透(tou)通(tong)量所需施(shi)加的(de)(de)(de)(de)(de)壓差低(di)0．5～3．0MPa。對(dui)(dui)溶質的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)選擇(ze)性(xing)是納(na)濾(lv)(lv)(lv)膜(mo)(mo)最(zui)主(zhu)要的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能之一，這(zhe)一特(te)性(xing)使納(na)濾(lv)(lv)(lv)膜(mo)(mo)在水的(de)(de)(de)(de)(de)軟(ruan)化、凈化和食品(pin)、染料、藥(yao)物(wu)(wu)脫鹽(yan)等領域的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用越來越廣泛。商品(pin)納(na)濾(lv)(lv)(lv)膜(mo)(mo)大多(duo)數荷(he)(he)負(fu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，相(xiang)關的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)較多(duo)；荷(he)(he)正(zheng)(zheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)納(na)濾(lv)(lv)(lv)膜(mo)(mo)較少(shao)，故其(qi)相(xiang)關的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)也鮮見報道’、為考查荷(he)(he)正(zheng)(zheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)選擇(ze)特(te)點，本(ben)文用自制的(de)(de)(de)(de)(de)荷(he)(he)正(zheng)(zheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)納(na)濾(lv)(lv)(lv)膜(mo)(mo)對(dui)(dui)不同種(zhong)(zhong)類的(de)(de)(de)(de)(de)無(wu)機鹽(yan)溶液進行截留(liu)實驗，研(yan)究(jiu)荷(he)(he)正(zheng)(zheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)納(na)濾(lv)(lv)(lv)膜(mo)(mo)對(dui)(dui)陰(yin)、陽離(li)(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)選擇(ze)特(te)點，對(dui)(dui)研(yan)究(jiu)納(na)濾(lv)(lv)(lv)膜(mo)(mo)分離(li)(li)機理(li)、開發(fa)荷(he)(he)正(zheng)(zheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)適用領域具(ju)有一定(ding)意義。

1實驗部分

1．1實驗材料與設備

實驗所用材料(liao)有：聚甲(jia)基丙烯(xi)酸二甲(jia)氨基乙酯(PDM)/聚砜(PSF)中空纖維內壓(ya)納濾膜，實驗室自制；無機鹽，分析純．

實驗儀(yi)器有：電導率儀(yi)，MC226型，瑞士(shi)梅特(te)勒一托利(li)多儀(yi)器公司產(chan)品；納濾膜評價儀(yi)，自制，見圖1。

1．2實驗步驟

1．2．1無機(ji)鹽電導率一濃度(du)的(de)標準曲線繪制

將無(wu)(wu)(wu)機(ji)鹽在110oC下(xia)干燥24h去除所含的(de)水分(fen)(fen)和(he)結晶(jing)水，準確稱量(liang)無(wu)(wu)(wu)機(ji)鹽2．000g溶(rong)于(yu)1000mL容量(liang)瓶中．分(fen)(fen)別吸取75、50、25和(he)10mL溶(rong)液(ye)置于(yu)100mL容量(liang)瓶中，用(yong)純(chun)水稀釋至刻度，配制(zhi)成質量(liang)濃(nong)度為1．5、1．0．0．5和(he)0．2g/L的(de)無(wu)(wu)(wu)機(ji)鹽標準溶(rong)液(ye)。分(fen)(fen)別取標準溶(rong)液(ye)3mL置于(yu)干凈的(de)試管(guan)中，用(yong)MC226型電導(dao)率儀讀取電導(dao)率值(zhi)，繪制(zhi)各無(wu)(wu)(wu)機(ji)鹽的(de)電導(dao)率一濃(nong)度標準曲線。

1．2．2納濾實驗

配制濃(nong)度為(wei)(wei)0．017moL/L的單組(zu)分無(wu)機鹽(yan)(yan)(yan)水溶(rong)液(ye)作(zuo)為(wei)(wei)測試(shi)溶(rong)液(ye)。實(shi)驗(yan)中納濾系統溫度恒定為(wei)(wei)25攝(she)(she)氏(shi)度上下0.2攝(she)(she)氏(shi)度，操(cao)作(zuo)壓力為(wei)(wei)0．7MPa。每次(ci)測試(shi)前預壓0．5h后(hou)開始取(qu)樣(yang)，用納濾膜(mo)(mo)對(dui)無(wu)機鹽(yan)(yan)(yan)的截留(liu)率(lv)表(biao)征納濾膜(mo)(mo)的離子選擇性．每組(zu)實(shi)驗(yan)選用同(tong)一(yi)支(zhi)膜(mo)(mo)組(zu)件(jian)，不(bu)同(tong)組(zu)的實(shi)驗(yan)由于組(zu)件(jian)的個(ge)體差異，對(dui)同(tong)一(yi)無(wu)機鹽(yan)(yan)(yan)的截留(liu)率(lv)可(ke)能略有不(bu)同(tong)，如實(shi)驗(yan)中用到的NaC1、KC1等．納濾膜(mo)(mo)對(dui)無(wu)機鹽(yan)(yan)(yan)的截留(liu)率(lv)為(wei)(wei)：

R=(1一Cp/C0)×100%

式中，Cp和(he)Co分別為透(tou)過液和(he)原液中無機鹽的濃(nong)度，用電導(dao)率(lv)值(zhi)表征(zheng)。

2結果與討論

2．1對陰離子的選擇性

2．1．1陽離子為Na時的截留情況

表1為(wei)納濾膜(mo)對(dui)不同陰(yin)離子(zi)的鈉鹽的截留情況。

從(cong)表1可以看出，納(na)(na)濾(lv)膜(mo)(mo)對(dui)(dui)NaC1的(de)(de)(de)(de)截(jie)留(liu)率最(zui)小(xiao)，而(er)對(dui)(dui)NaOH的(de)(de)(de)(de)截(jie)留(liu)率最(zui)高(gao)；另(ling)外，納(na)(na)濾(lv)膜(mo)(mo)對(dui)(dui)復合(he)離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)截(jie)留(liu)率較高(gao)；但是，陰(yin)(yin)離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)電荷數對(dui)(dui)截(jie)留(liu)率的(de)(de)(de)(de)影響似乎(hu)較小(xiao)。PDM/PsF復合(he)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)功(gong)能(neng)層(ceng)(ceng)為(wei)交聯的(de)(de)(de)(de)PDM網絡，含有一定量(liang)未反(fan)應的(de)(de)(de)(de)叔(shu)氨(an)基(ji)(ji)，叔(shu)氨(an)基(ji)(ji)在(zai)水溶液中水解成季(ji)氨(an)基(ji)(ji)，從(cong)而(er)使膜(mo)(mo)表面帶正電．由于荷正電的(de)(de)(de)(de)表面對(dui)(dui)陰(yin)(yin)離(li)子(zi)(zi)存在(zai)吸引力，復合(he)陰(yin)(yin)離(li)子(zi)(zi)在(zai)正電膜(mo)(mo)表面的(de)(de)(de)(de)吸附層(ceng)(ceng)較厚(hou)，離(li)子(zi)(zi)穿(chuan)越膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)功(gong)能(neng)層(ceng)(ceng)時阻力更大(da)，因(yin)而(er)納(na)(na)濾(lv)膜(mo)(mo)對(dui)(dui)復合(he)陰(yin)(yin)離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)截(jie)留(liu)率較高(gao)．在(zai)堿(jian)性條件下(xia)，季(ji)氨(an)基(ji)(ji)被中和形成季(ji)銨(an)鹽(NROH一)，靜電排斥力的(de)(de)(de)(de)減小(xiao)使功(gong)能(neng)層(ceng)(ceng)收(shou)縮致密(mi)化，因(yin)而(er)傳輸阻力增加，所(suo)以對(dui)(dui)OH一的(de)(de)(de)(de)截(jie)留(liu)率最(zui)高(gao)。

2．1．2陽離子(zi)為K時的截留情況

分(fen)別用納濾膜(mo)對KC1、KBr和KI的水溶液進行截留實(shi)驗(yan)，實(shi)驗(yan)結果(guo)見表2。

3結論

由以上實驗可知，荷(he)正(zheng)電的PDM/PSF中(zhong)空纖維(wei)內壓納(na)濾膜(mo)對不同離(li)子的選擇性規律如下：

(1)離(li)(li)子(zi)的(de)(de)價(jia)(jia)(jia)態(tai)(tai)(tai)對無機鹽(yan)的(de)(de)截(jie)(jie)留率有(you)影(ying)響(xiang)。其中(zhong)，陰離(li)(li)子(zi)的(de)(de)價(jia)(jia)(jia)態(tai)(tai)(tai)對截(jie)(jie)留率的(de)(de)影(ying)響(xiang)較小(xiao)，而(er)陽(yang)(yang)離(li)(li)子(zi)的(de)(de)價(jia)(jia)(jia)態(tai)(tai)(tai)對截(jie)(jie)留率的(de)(de)影(ying)響(xiang)較大(da)，納(na)濾膜對二價(jia)(jia)(jia)(和三價(jia)(jia)(jia))陽(yang)(yang)離(li)(li)子(zi)的(de)(de)截(jie)(jie)留率高于對一價(jia)(jia)(jia)陽(yang)(yang)離(li)(li)子(zi)的(de)(de)截(jie)(jie)留率。很多有(you)害離(li)(li)子(zi)在(zai)水中(zhong)都存在(zai)二價(jia)(jia)(jia)或(huo)高價(jia)(jia)(jia)形態(tai)(tai)(tai)(如Mg2+、Ni2+、Cu2+、Mn2+、Cd2+、Fe2+等(deng))，利用納(na)濾膜這種(zhong)分離(li)(li)特性可以(yi)有(you)效將他們從(cong)水體中(zhong)去(qu)除。

(2)PDM/PSF中空(kong)纖(xian)維內(nei)壓納濾膜對復合離子的截(jie)留率較(jiao)高。

(3)離子的截(jie)留率與(yu)香(xiang)農半(ban)徑(jing)有(you)一定的關(guan)系．陰離子的截(jie)留率與(yu)香(xiang)農半(ban)徑(jing)的變化規律相(xiang)(xiang)同，而陽離子的截(jie)留率與(yu)香(xiang)農半(ban)徑(jing)的變化規律相(xiang)(xiang)反(fan)。

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