纳滤膜的物理性能的进一步研究

吴涛 张孝彦

1河南化工技师学院 河南开封 475000 2黄河水利职业技术学院 河南开封 475000

一、纳滤膜

纳滤技术是从反渗透技术中分离出来的一种膜分离技术，是超低压反渗透技术的延续和发展分支，纳滤膜是荷电膜，能进行电性相互作用，它具有敏锐的分子截留区，对不同物质能有目的地提纯或去除。纳滤膜在其分离应用中表现出两个显著特征:一个是其截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间，为200-2000；另一个是纳滤膜对无机盐有一定的截留率，因为它的表面分离层由聚电介质构成，对离子有静电相互作用。根据这一特征，推测纳滤膜的表面分离层可能拥有1nm左右的微孔结构，所以近几年来这种膜分离技术被命名为纳滤。

离子交换容量的确定，了解纳滤膜的离子通透性能，掌握纳滤膜的离子容纳量，通过纳滤膜的电位检测研究的大量数据，改进和确定纳滤膜的最佳性能。

二，实验方法及过程（以DIA复合纳滤膜为例）

1.膜电位的测定方法

膜电位测量装置为有机玻璃制成的二室槽，每一槽内有一片自制的AgCl电极，平时把AgCl电极连同测量槽保存在0.1mol/L和0.2mol/L的KCl溶液中使之平衡。先将膜样品放在0.15mol/L的KCl溶液中使之电位平衡（泡30min），然后夹于两个槽中间。AgCl电极两端接数字万用表，量程调到直流200mV档。倒入新的0.1mol/L和0.2mol/L的KCl溶液，膜的致密层对着高浓度侧(左侧)，并搅拌溶液，既形成湍流又不能产生气泡。当电位稳定后记下万用表上的读数即可。

三、过程及结果（QAPSF/PSF/DIA复合纳滤膜）

1.KCl浓度对膜电位的影响

保持左右室浓度相等为0.0001mol/L，调整电位平衡，然后改变高浓度侧(左侧)的浓度，膜的致密层侧为高浓度溶液(朝左)，改变高浓度侧的浓度（0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0mol/l），看膜电位的变化。

浓度：0.001，0.005，0.01 0.05,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0

电位：5.3,6.4,8.6，10.3,12.7,13.4,14.7,15.2,16.9,18.9,21.3,27.1,29.4,31.3

较大，0.1—0.7增长速度比较平均，0.7—0.8速度加大后接近平均。

2.膜电位与有机溶液中盐浓度梯度的关系

两侧的有机溶液浓度均维持在0.001，膜的致密层朝左，左侧加入KCl溶液，其浓度从0.001到1.0不断变化。

KCl浓度：0.001，0.005，0.01，0.05，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1.0mv

浓度：0.001，0.005，0.01 0.05,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0

电位：-17.1,-14.0,-10.3，-6.5,-3.0,1.0,5.0,7.9,10.7,14.3,17.6,14.3,13.7,11.9

浓度单位：摩尔每升，电位单位：毫伏

图中显示：在有机溶液中，当KCI溶液的浓度增大时(这样就形成了浓度梯度)，在低浓度下，膜电位曲线显示上升的趋势;但是在高浓度时却显示下降的趋势，曲线有可能达到稳定值。其主要原因可以归结于离子的迁移作用对荷电膜特性的影响。

3.膜电位与有机溶液中盐浓度梯度的关系

两侧的有机溶液浓度均维持在0.1mol/l，而左侧通过0.1mol/lHCl溶液来调节，而右侧的pH值用0.1mol/l的有机溶液来维持恒定值。pH=0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2

从图上看，电位保持等量增加，0.5时出现偶尔偏差。整体趋势为逐步增大的趋势

总结

在膜电位的测量中，无机盐溶液浓度浓度越大，产生的电位越大，有机溶液盐浓度越大产生电位越大，但在0.7mol/l处达最大值，之后会缓慢下降。PH对膜电位的影响表现为：在0-1.2的范围内，随着PH的增加膜电位均匀增加。

[1]俞三传,金可勇,潘巧明等.膜科学与技术,2001,21(1):1～3.

[2]《聚哌嗪酰胺复合纳滤膜研制》.