壳聚糖季铵盐-纳米银/聚醚砜膜的研制及分离性能研究 (2)
3.1 实验部分 10
3.2 结果与讨论 13
3.3 本章小结 16
结 论 17
致 谢 18
参考文献19
1 引言
壳聚糖(Chitosan)又称脱乙酰几丁质、甲壳素在碱性条件下水解脱去55%以上N-乙酰基的产品。是来源非常普遍，天然多糖中仅有的碱性多糖，份子结构单元(β-(1,4)-2氨基-2-脱氧-D-葡萄糖)如图1.1所示，构造类似于纤文素。壳聚糖拥有优良的吸附性、吸湿性，易生物降解，无低毒无污染的特征，是线性高分子聚合物。
图1.1 CTS分子结构单元
多数分离膜的结构形式是非对称的，即包含多孔的支撑层和致密的皮层（真正起分离作用）。这种结构具有良好的分离效果，又有提高膜通量，降低运行能耗，且抗污堵等特点。这些因素为分离膜产品在大工业化的应用大大的提高。
1．1 纳滤膜技术
纳滤膜分离技术是一种新型膜分离技术，具有能耗低、耐压密性好、适用范围广且可保留水中对人体有益的微量元素。所以，纳滤膜在提高饮用水水质，化工、医药和环保等行业得到广泛的应用[1]。醋酸纤文素和聚酰胺是目前主要使用的纳滤膜材料。目前应用较多的水处理的膜材料醋酸纤文素有其来源广泛、价格低廉、成膜性能好、可生物降解、不易结垢和污染等特点而大受欢迎。
因为同性相斥，荷负电纳滤膜通常不易被带负电物质如细菌、水体中胶体等污染并且荷负电纳滤膜与水的接触角小，表面张力小，所以水通量高[2]。目前，大多数呈荷负电或中性的是已商品化的纳滤膜，与此相比，显得滞后较多的却是荷正电膜的研究。但在染料或生物大分子的分离和浓缩、阴极电泳漆废液的处理、纯水和药液中细菌内毒素的脱除等场合，荷负电膜因污染严重而无法胜任，所以荷正电膜的研究得到众多领域的关注与重视[3]。
现在使用最多且最有效的纳滤膜制备方法是复合法，也是品种最多产量最大的生产商品化纳滤膜的方法。该方法中作为选择层的是在微孔基膜上复合的一层具有纳米
级孔径的超薄表层。复合膜的特点和分离性能是由这表层来决定的。可以选取不同的材料制取基膜和复合层来得到最优好的性能是复合膜的优点。
1.1.1 纳滤膜分离原理
一般认为溶解—扩散方式为纳滤膜传质机理[4]，对于目前提出的各种纳滤膜分离机理，还没有一个系统化且完整的解释。因为目前还没找到对纳滤膜的结构进行研究的有效方法，通常其它传质过程是利用较大孔径的宏观模型来分析的。主要的纳滤膜分离机理模型除了比较典型的电荷模型和溶解扩散模型外还有非平衡热力学模型、不完全溶解扩散模型、细孔模型、静电排斥和立体阻碍模型，以及近年才提出的MS模型和DSPM模型[5]等。其中。通常认为，静电排斥和粒径排斥是纳滤膜对水中痕量有机物（如PPCPs、杀虫剂、内分泌干扰素等）的主要分离作用。当有机物荷负电时，因为大部分纳滤膜为荷电型膜，所以分离机理主要是静电排斥和位阻效应，然而当有机物呈电中性时，则筛滤或粒径排斥是主要的分离机理。
1.1.2纳滤膜的结构特性
相对截留分子量(MWCO)、多孔性和脱盐率等是表征纳滤膜结构特征的主要参数。
1.1.2.1膜的截留分子量
膜分离技术中，膜的孔径特征是常用膜的截留分子量(molecular weight cut off，MWCO)来表示的。指截留率达到90％时的分子量就是MWCO，但在MWCO的测定中之所以使不同生产厂家得出不同结果往往是因为所用溶质性质和浓度有所不同，操作方式和溶液性质等的差异所造成的。一般来说，对于有机分子，若其膜的相对截留分子量(MWCO)小于相对分子质量(MW)，则纳滤膜对其截留率较高[6-8]。但研究发现，MW无法准确预测膜对有机物的去除效率[9，10]。