论文摘要
聚电解质层层自组装多层膜是在带电荷的基膜上交替沉积不同聚电解质实现的。这种制膜方法能将单层膜的厚度控制在纳米级别，可根据需要改变多层膜的电荷密度及活性层的组成，能制备出通量和截留性能较好的分离膜。在制备过程中又因为动态制备能在较少层数下制备出性能较好的NF膜而逐渐引起人们的关注。本研究分别选用聚苯乙烯磺酸钠（PSS）和聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDADMAc）为阴、阳离子聚电解质，以聚砜（PS）超滤膜为基膜，考察了静态、动态以及动静结合三种自组装制备方式，并利用扫描电镜（SEM）、原子力显做镜（AFM）、红外全反射（ATR．FTIR）、流动电位、接触角等表征手段以及膜的分离性能测试深入探讨了层层自组装的机理。在静态制备过程中，首先考察了不同基膜的影响，筛选出比较适宜制备多层聚电解质自组装纳滤膜的基膜。其次考察了不同类型、不同浓度的支撑电解质对多层膜性能的影响，结果表明支撑电解质选用O 5m01/L．的Nacl时制备的膜性能较优。SEM和AFM分析表明，所制备的自组装纳滤膜膜面光滑，粗糙度较小仅为10.15nm。ATR．FTIR谱图中1033cm-1处磺酸根的特征吸收峰随双层数的增大而逐渐增大，表明在Ps基膜上发生了聚电解质层层自组装过程。所制备的自组装膜面的zeta电位值和接触角分别随制备层数呈有规律的交替变化，也反映了正负聚电解质的交替组装。静态组装的（PDADMAc／Pss）5在1 OMPa下对2g/L．Na2S04的截留率可达93％，溶液通量保持在60Lm2h左右；对2g/L Nacl的截留率仅为13％左右，溶液通量达80L/m2h。说明对不同价态的离子具有很好的选择分离能力。在动态制备过程中，首先考察了制备压力和支撑电解质的类型及浓度的影响，表明沉积压力为O 2MPa、以O.5m01／L的Mgcl2为支撑电解质时制备出的多层膜具有较好的截留性能。其次，考察了沉积顺序的影响，表明首层沉积PDADMAc时所制备的（PDADMAC／PSS）多层膜受溶液中支撑电解质的影响较小，具有很好的亲水性，其接触角明显小于首层沉积Pss所制备的（PSS／PDADMAc）多层膜。再次，考察沉积过程中制备通量的变化和阻力分析，表明前两个双层的沉积是制备过程中的关键。AFM、sEM分析表明，相比于静态沉积其表面光滑型略差，四个双层膜的粗糙度已经达到18 11nm左右。动态制备的（PDADMAC／PSS）4在1.0MPa下对Na2SO4的截留率达90％，溶液通量约56/m2h，与静态5个双层的膜性能相近。结合静态制备膜的光滑性和动态沉积速度较快的优点，开展了动静结合层层自组装纳滤膜的研制。研究表明动态沉积第一层聚电解质PDADMAc能使基膜表面带上很高的正电荷，从而确保了阴阳离子聚电解质的交替自组装。sEM、接触角的值均反映出了动静结合制膜的致密性和良好的亲水性，AFM表明其粗糙度仅为5.92nm左右。动静结合最优条件下制备的（PDADMAC／PSS）3在1 0MPa下对2G/LNa2SO4的截留率可达90％，溶液通量保持在50～60L/m2h。三种制备方式对比表明动静结合的沉积速度快于动态和静态，且能在较少层数下制备出性能较高的纳滤膜。动态、动静结合阻力分析表明制备过程中阻力增加趋势基本相同，即膜增长趋势与制备方式关系不大。