基于聚砜一聚乙二醇朕段共聚物为支撑层的 高性能正渗透膜构建与性能评价

发布日期:2023-07-21

正渗透(Forward osmosis, FO)技术可以在常压下以半透膜两侧溶液渗透压差为驱动力,实现溶液的自发分离,因此在缓解水源和能源的供需矛盾方面极具发展潜力。然而,长期以来高性能正渗透膜的缺乏严重制约了正渗透技术的发展和应用。目前压力驱动过程中处子核心地位的薄层复合(Thin film composite, TFC)膜,在正渗透过程中却存在严重的内浓差极化效应,导致正渗透膜的产水效率远低于理论值。因此,针对支撑层的优化改性成为目前正渗透膜的研究热,点。我们从分子水平设计合成新型支撑层膜材料-双亲性嵌段共聚物聚砜一聚己二醇(PSF-6-PEG),以其为膜材料制备支撑层,并进行界面聚合固定活性层截盐性能,随后通过退火处理,诱导嵌段共聚物支撑层自组装过程,降低内浓差极化效应,最终实现高渗透选择的新型正渗透膜的开发。结果显示:经过退火处理后,以新型嵌段共聚物为支撑层的 TFC(PSF-6-PEG)膜可以在保持较小的盐通量系数〔B,0.09 L/(m?•h)了下,有效提高水通量系数(A)达到 17.6 L/(m?•h•MPa),其渗透选择系数(A/B)高达 195.6 MPa1,远高于传统基于聚砜支撑层的TFC 膜的渗透选择性 (12.00 bar1).我们从膜材料的设计和调控入手,通过嵌段共聚物的自组装行为优化支撑层的性能,进而制备了高渗透选择正渗透膜,并为正渗透复合膜的结构设计和性能优化提供了简便高效的新途径.

关键词:正渗透;薄层复合膜;嵌段共聚物;高渗透选择性

(作者或编辑:安晓婵,王宁,刘中云,胡云霞)