试议滤膜基于配位作用层层自组装纳滤膜制备及性能

论文导读：
摘要：纳滤膜的制备以界面聚合和相转化法为主。层层自组装是近年来进展的一种新型的膜制备策略，在制备荷电膜方面有很好的运用前景。但多数聚电解质以水溶液的形式进行自组装，且静电力通常比较弱，所采取的亲水性膜材料在水中长时间利用时易发生溶胀，截留效果降低。由此，探讨基于其它相互作用为推动力的聚电解质自组装多层薄膜制备和性能表征及作用机理，具有重要的论述作用与实际运用价值。除了依靠静电相互作用来构筑多层超薄膜系统外，其它的相互作用，如氢键、配位作用、化学交联等也可用来作为成膜的推动力。金属配位作用是一种比静电力更稳定的力，可作为一种成膜驱动力来构建多层膜。本论文利用聚电解质官能团和过渡金属之间的配位作用制备多层膜，在多孔超滤膜上交替沉积PSS（Cu）_(1/2)和P4VP，制备荷负电纳滤膜，考察膜的分离性能，并测试膜的稳定性。考察了静态与动态两种不同的制膜方式并进行了比较。采取原子力显微镜（AFM）、扫描电镜（SEM）、接触角等方式对多层膜的表面性能进行了表征。对静态层层自组装膜制备的探讨，得出了此策略制备多层膜的最优条件：首层沉积PSS(Cu)_(1/2)，0.4%的PSS水溶液，其中加入0.25mol.L~(-1)CuCl_2溶液；0.2%的P4VP乙醇溶液；每层沉积时间15min。4.5个双层的自组装膜对二价离子的截留率到达85%左右，1.0MPa下通量大约为60L.m~(-2).h~(-1)。对一价离子的截留率仅为20%，1.0MPa下通量大约为85L.m~(-2).h~(-1)，由此可用于一价和二价离子的分离。SEM照片显示自组装多层膜孔已经基本上被覆盖，且膜表面比较均匀；AFM浅析表明，粗糙度随着层数的增加逐渐增大。膜的接触角随着层数的增加而下降，说明随着自组装的进行，膜的亲水性越来越好，抗污染能力提升。稳定性考察结果表明，基于配位作用的多层膜的稳定性优于基于静电作用制备的多层膜。对动态层层自组装膜制备的探讨结果表明，在较少层数时便可达到较好的截留效果，动态法3.5个双层时已优于静态法4.5双层的结果，说明动态法在层层自组装历程中具有一定优势。自组装多层膜的截留率随着层数的增加先增大后减小，当层数为3.5时达到最大值。所制备的复合纳滤膜(PSS(Cu)_(1/2)/P4VP)_3/PSS(Cu)_(1/2)在1.0MPa下对Na_2SO_4的截留率为88%，溶液通量为43L.m~(-2).h~(-1)，对NaCl的截留率为23%，溶液通量为74L.m~(-2).h~(-1)。SEM照片表明，经过几个双层的沉积之后，PS基膜上的圆孔消失，聚电解质均匀覆盖在基膜表面，使多层膜的形貌发生转变。适当的加热温度可以提升膜的截留率，但过高的温度时则会破坏膜的结构，降低膜的截留率。自组装纳滤膜经过连续测试2周后，(PSS(Cu)_(1/2)/P4VP)_3/PSS(Cu)_(1/2)NF膜对Na_2SO_4以及NaCl的截留率及通量均保持稳定，没有出现大的波动，说明基于配位作用所制备的纳滤膜具有较好的稳定性。关键词：纳滤膜论文层层自组装论文稳定性论文配位作用论文
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Abstract7-13
引言13-14
第一章 文献综述14-31

1.1 纳滤膜探讨近况14-16

1.1 纳滤膜分离特性及分离模型14-15

1.2 传统纳滤膜制备策略15-16

1.2 自组装多层膜技术的探讨概况16-21

1.2.1 自组装技术基本原理16-18

1.2.2 聚电解质层层自组装膜的影响因素18-21

1.3 聚电解质自组装膜的成膜驱动力21-29

1.3.1 基于静电作用的自组装多层膜22

1.3.2 基于氢键作用的自组装多层膜22-23

1.3.3 基于电荷转移的自组装多层膜23

1.3.4 基于配位作用的自组装多层膜23-25

1.3.5 基于共价键的自组装多层膜25-29

1.4 选题依据及作用29-31

第二章 实验装置及浅析策略31-36

2.1 实验材料及仪器31-33

2.

1.1 实验材料31-32

2.

1.2 实验仪器32-33

2.2 多层膜性能评价及表征策论文导读：
略33-36

2.1 纳滤膜分离性能测定33-35

2.2 SEM 浅析35

2.3 AFM 浅析35

2.4 接触角测定35-36

第三章 基于配位作用的静态层层自组装纳滤膜36-53

3.1 静态法层层自组装纳滤膜的制备流程37-38

3.2 静态聚电解质层层自组装膜的影响因素及表征38-52

3.

2.1 支撑盐浓度的影响38-40

3.

2.2 支撑盐种类的影响40-42

3.

2.3 沉积顺序的影响42-43

3.

2.4 截留率随层数的变化43-45

3.

2.5 多层膜表面形貌45-46

3.

2.6 粗糙度随层数的变化46-48

3.

2.7 接触角随层数的变化48-49

3.

2.8 稳定性49-50

3.

2.9 混合盐的分离性能50-52

3.3 小结52-53
第四章 基于配位作用的动态层层自组装纳滤膜53-70

4.1 动态法层层自组装纳滤膜的制备流程53-55

4.2 动态法聚电解质层层自组装膜的影响因素及表征55-68

4.

2.1 动态法与静态法的比较55-56

4.

2.2 基膜对自组装膜性能的影响56-59

4.

2.3 冲水压力对自组装膜性能的影响59-60

4.

2.4 层数对自组装膜性能的影响60-62

4.

2.5 多层膜表面形貌62-63

4.

2.6 热处理63-64

4.

2.7 接触角随层数的变化64-65

4.

2.8 稳定性65-67

4.

2.9 混合盐的分离性能67-68

4.3 小结68-70
第五章 结论与展望70-72

5.1 结论70-71

5.2 展望71-72

革新点72-73
参考文献73-81
致谢81-82
个人简历82-83
发表的学术论文83