新型结构高通量纳滤膜的制备研究

结合纳滤膜的潜在需求，从改变纳滤膜的基本结构出发，选取合适的聚合物材料，通过静电纺丝法首先制备出具有特殊结构及高孔隙率的纳米或超细纤维层，然后再在纤维层表面静电喷涂具有分离作用的功能薄层，最终获得高通量的、精确分离性能的纳滤膜。

本项目以提高现有的膜分离效率为目标，从膜的基本结构设计出发，制备了以静电喷涂薄膜为分离皮层，静电纺丝纳米纤维为多孔透过层，再配以无纺布做支撑层的三层复合结构新型复合膜，并对其制备过程及性能进行了表征。具体研究结果如下：.1. 聚合物超薄皮层的制备：利用静电喷涂的方法，在铝箔上成功制备出聚乙烯醇（PVA）超薄皮层。研究显示：可以通过调整PVA溶液浓度得到不同的微观结构，在低浓度的状态下，可以得到致密的PVA皮层。同时，可以通过控制静电喷涂工艺参数精确控制PVA超薄皮层的厚度，其作为分离皮层厚度最薄可以达到600nm以下，超薄皮层所带来的高通量是该结构分离膜的突出特点。同时，由静电喷涂制备的PVA超薄皮层具有独特的结构特点，结果表明：该皮层相对于普通涂敷法制备的PVA皮层，具有更高的无定形结构，同时具有良好的亲水性。.2. 聚合物纳米纤维支撑层的制备：利用静电纺丝的方法，成功制备了纤维交叉搭接结构聚丙烯腈（PAN）纳米纤维层作为复合膜支撑层。研究显示：通过调节PAN溶液浓度，可以有效调节PAN静电纺丝纳米纤维的微观结构，在溶液浓度为12%和14%时，可以得到直径较小，且直径分布较均一的纳米纤维层。相比于传统结构的纳滤复合膜支撑层，该结构的纳米纤维支撑层具有孔隙率高，无死端孔以及传质阻力小等突出特点，对其传质阻力进行了进一步的表征，结果表明：以纳米纤维作为复合膜的支撑层具有极低的传质阻力，在较低的跨膜压差下，就能得到极大的纯水通量。.3. 复合结构分离膜的制备及其性能表征：在复合膜的性能测试表征中，本课题根据近期研究动向以及该分离膜的结构特点，如PVA超薄皮层的高亲水性等，将所制备的复合膜应用调整到了更具前沿的渗透汽化分离效果的测试上。结果表明：该复合结构膜在的渗透汽化脱盐性能优异。在25℃下，分离皮层为700nm时，对浓度为35000ppm的NaCl溶液的膜通量可以达到7.4L•m-2•h-1，截留率可以达到99%以上。.通过本项目的研究，培养研究生3人，本科生6人，发表英文SCI论文(TOP)1篇，中文EI论文1篇，发表国际会议论文1篇，形成专利1篇。