2019年6月8日,《Chemical Engineering Science》在线发表了王艳教授课题组在正渗透薄膜复合膜研发方面的最新研究成果“Confining migration of amine monomer during interfacial polymerization for constructing thin-film composite forward osmosis membrane with low fouling propensity”。论文第一作者为2016级博士生张旋,通讯作者为王艳教授。文章doi号为doi.org/10.1016/j.ces.2019.06.010。
正渗透膜对正渗透技术的发展和实施至关重要。然而在大多数情况下,典型的正渗透膜都面临着低水通量、高污染倾向和长期运行稳定性差等问题,这在很大程度上限制了正渗透技术的实际应用。本研究提出了一种使用磷酸化二氧化钛(p-TiO2)改性聚偏氟乙烯基膜的方法,以期达到同时降低改性后薄膜复合膜内浓极化(ICP)效应和优化制备的聚酰胺(PA)层结构的目的。采用化学吸附法制备了富含磷酸功能基团的p-TiO2纳米粒子,并进行了后续热处理。由于胺单体在界面聚合(IP)过程中向有机相扩散受限,使得聚偏氟乙烯/功能化二氧化钛为基膜所制备的TFC-FO膜具有更致密、更光滑的PA层,从而使改性后的TFC-FO膜具备更高的水通量和更好的抗污染污性能。此外,通过多种表征和渗透试验,系统地研究和阐述了p-TiO2含量对改性后基膜形态变化和理化性质的影响,以及对PA选择层结构的影响。在500 ppm腐植酸(HA)溶液的长期(20 h)动态污染试验中,PVDF/p-TiO2 TFC膜的水通量下降比原始TFC膜的水通量下降(16.0%)要低得多(约31.3%)。因此,PVDF/p-TiO2 TFC-FO膜具有良好的水通量和低污染倾向,有利于废水处理和脱盐过程,特别是对高污染倾向或恶劣条件下的苦咸水的处理。