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第15卷第I期水庵碑挂街Vol.IS,No1989年君月TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTFeb.1989低压季按化聚砚反渗透膜的性能研究郝继华杨溥臣王文同(天津幼织工学院膜分离工程研究所)摘要本丈研究了季按化聚矶反渗透膜的耐酸碱、衬氧化、付羲等方面的性能,研究了操作条件,如操作压力、进料液温度、Nacl浓度、浓缩水回流量、操作时间时膜反渗透性能的影响,并分别以CaCI:、NaCI、MgSO`、Na:50.等盆溶液为进料液,研究了季按化聚矾膜的禹子选择性。实验表明该膜具有良好的化学穗定性及长期操作稳定性,是一种有发展前途的膜。一、前言季按化聚讽在耐强碱性方面有突出优点,而且具有高的机械强度及耐氧化、耐氛的特性,以氯甲基化聚枫为基膜,用聚乙烯亚胺化学交联的耐溶剂性反渗透膜及超滤膜开辟了这种膜材料的新用途,展现了这种膜材料发展前景I3)。前文[`,.]详细地研究了季钱化聚枫膜的制备工艺,该膜在低压操作下表现出良好的反渗透性能。在此基础上,本文考查了季钱化聚枫反渗透膜的化学稳定性、离子选择性及操作特性。实验表明该膜不仅耐氧、耐氯性良好,且表现出优于磺化聚枫的耐碱性,对盐的脱除方面表现出与磺化聚苯撑氧膜相反的结果。二、实验(`)攀彼化玻砚膜的制奋s1[1.将23%的抓甲基化聚枫(〔CI〕=1.7mmol/g)溶于含有3%顺丁烯二酸的丙酮、二氧六环混合溶剂中,混合均匀,脱泡、静置、刮膜,蒸发一定时间后浸入含3%Nacl的凝固浴中,得氯甲基化聚讽膜。2.将该膜浸入0.25N三甲胺水溶液中胺化4小时,即得季按化聚枫膜。(二)膜性能洲试采用FS81巧。型反渗透装置(军事医学科学院卫生装备研究所制)。除特别指出外,操作条件均为:操作压力为1.SMPa,浓缩水回流量为20L/h,进料液为自来水,膜有效面积为12.5cm“,电导测定脱盐率,水通量以产水量计算。本文于1987年11月2.日收到DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.1989.01.005水瓜理孩街15卷1期三、结果与讨论(一)攀彼化旅砚成的化举.定性1。衬酸减性将季钱化聚枫膜浸入一定pH值的水溶液中,一定时间后测定该膜的反渗透性能,测毕,将膜继续放入原pH液中,重复此过程。不同pH溶液用NaOH或H多O`调节,pH值由精密pH试纸测定。膜在强酸介质中其反渗透性能遭到不同程度的破坏。而在pHS~12范围内膜仍可以保持良好的性能(图1)。磺化聚枫膜在pH12时其性能开始下降【`J,季按化聚枫膜的耐碱性却是很好的。2。衬羲性用50ppm次抓酸钠ǎ班ù养豁刽ǎ,·“E会云à.知书洲洲洲ǎ状à绷份目一.一备要翔ǎ,。E计二成用关ǎ。卜ù*绷戮(安替福民,分析纯有效氯不少于10%)水溶液浸泡膜,待一定时间后测定该膜反渗透性能,停止运转后,将膜继续放入原次抓·酸钠溶液(图2)。经18天后,膜的脱盐率约下降4%,水通量的增加很缓慢。3.衬衷化性用50ppm过氧化氮(分析纯,H:O:含量不少于30%)水溶液浸泡膜,一定时间后,测定该膜反渗透性能,停止运转,膜放入原过氧化氢水溶液中,反复此过程(图2)。经18天膜的脱盐率仅下降约2%,同时水通量稍有增加。(二)母位化旅砚眺的操作特性1,长期操作德定性采用间歇运转方式,每次评价10h,累计操作时间。经18天运转,该膜脱盐率与水48忿万一节几弓人几J__少21.时间(d)〔寸间(d)图1不同pH位对膜反渗透性能的影响通t都略有增大(图3)。说明季按化聚讽膜具有长期操作稳定性。2.操作压力随着压力的增加,水通量急剧增加,脱盐率的增加在操作压力超过15kg/cm.后,变得缓慢,说明该膜适于低压操作(图4)o3.浓水回流量当浓水回流量由O增加到16L/h时,膜的脱盐率急剧增加,而当进一步ǎ,“J卜.à:长,,~之~~几二~一一一...次舰.伯伯...日一0:::---一~一屯`花二二二卜一一一一一一一坦坦已二二二二二一一卜卜卜一喻一州打吧毋尸丁二二二二-万___一一护-一一一一一一一一亡二币一一一一一一一.,lll,厂—’,21ǎ娜à:对ǎ,渔、à;书一次à铃绷川时闷(刃时阅(d)图2次羲酸纳和H20王时反渗透膜性能的影响图3操作时间时膜反渗透性能的影响15卷1期低压季钱化聚枫反渗透膜的性能研究.目..咬尸电..吮口.....,二增加到20LZh以后,脱盐率基本上稳定(图5),水通量的变化呈现近似的规律。这可能是在低回流量时出现浓差极化的原故。魂.Nacl浓度随着NaCI浓度的增加,膜的脱盐率有一定程度的下降,水通量只有微小的降低(图6),说明该膜只适于低欲度水的脱盐。5.进料液温度随着进料液温)泛的提高,膜的脱盐率与水通量同时增加(图7),然而,该膜在90℃下热处理5min,膜的脱盐率从未处理时的83.0%降到58.5%,水通量从0.384mVm,·d上升为0.886ms/mZ·d,所以该膜的耐温性有一定范围。”一刁,一~一~...~、ǎ,2.、E`à-旧关L_。即40ǎ次à价报峨ǎ,:、门.à.翔关、ǎ次à井栩侧、裸作压力(始/。,)、图4操作压加士RO膜性能的影响_上___,、冲406080】阳浓蛤水回流盆(L/h)图5浓缩水回流量对膜反渗透性能的影响口.~,劝户宁…合口à妞口长!J里......fǎ拱ù份,.ǎ,。.斧巴,用长昧一一P尸一声一4(k)8001200If;00N￡I浓度(pp州)端0jO一峨一弓1〔)152tl图6进朴液中NaCI浓度对膜性能的影响253(飞皿度(t)图7进料液温度时膜性能的影响(三)攀彼化玻砚腆对盐的选择妞过性季按化聚讽膜对盐的脱除情况依CaCI:NaCIMgSO`Na:50`次序减小(表1),这与徽化聚苯撑氧的脱盐顺序呈相反的规律t’l。原因是这两种膜的固定电荷符号相反。磺化聚苯排权膜固定电荷为磺酸基一503一,带负电,根据Donann平衡理论,磺酸基与硫酸根的排斥力大于对氛离子的排斥,对多价导电离子C.a+的亲和力要大于低价导电离子N+a,表现在脱盐率的顺序即为Cacl:NaclMgSO.NaZSO`,对季按化聚讽膜来讲,膜的固定电荷为(H浏奋(cH。)。,带正电,它对同电荷的排斥力和对异电离子亲和性就与前者相反。水尾碑挂街51卷1期裹1攀位化.砚成对盆的透择组过性盆的种类N么CINa,50MgSOCaCI:进料浪珍度《M》水通t(ml/m,·d)砚盆率(%》0.010。860。010。630。010。590.010。7召四、结论1.季接化聚讽反渗透膜具有良好的耐抓、耐氧、耐碱性。2。季按化聚讽反渗透膜在低压(1.5MaP),低浓缩水回流量(2。L/h)时,具有优良的反渗透性能且具有长期操作稳定性。3.季按化聚枫反渗透膜对盐的选择透过性(脱盐率)顺序为Cacl:NaclMgSO.Na:50`。,考文欲[11KlyoshlIshl五,SatoKozi,U,S一02,582(1977)〔2」P.Zsehoeke,D.Quellmal名.JofMe用br.Se`,22,1,.5.32`C51Llnder,Charle.,etal.EP6一2一(1952)[4)娜绝华等《水处理技术》13(s)iga7,255[5」那脸华等,《水处理技术》14(3)1988,144THEPERFORMANCERESEARCHONQUATERNIZEDPOLYSULFONEFORLOWPRESSUREREVERSEOSMOSISMEMBRANEHaoJi一hua,YagDPuehenandWangWen一tong(I。:t`,uteofMembra,eSe夕arotio,E”夕i”eerl’,夕,T`anj`。Colle夕eofTextileTech”010夕,)Ab吕t比tCThePeroframcneofqauternizdePolysulofne幻以e幻比braneofrreverseosm呢15onresistacnetoaeid、alkaline、oxidationandehlorinewasinvesti郡ted.TheeffeCtofoPerationafetors,suehasoPerationPressure、temPeratureandfeedeocnentration、eoneentratefluxandoPerationtimeete,wa3tested.Inaddi-tion,theselcetivityofquaternized卯lysulfoen刃。e幻。branetoseveralaSltS,suchasCaCI:、NaCI、MgSO一、Na:50`ete,wasstduide。Theresultsofthetestsshowthattheme刃。brane15excellentinehe爪icalstabilityand10昭-termoperation.Quaternizde冈lysulfonyeanbedevelopdewidelyasamem-branematerial,