聚多巴胺/聚乙烯亚胺共沉积中间层增强薄膜复合正渗透膜性能

王少飞 虞源 吴青芸

引用本文: 王少飞, 虞源, 吴青芸. 聚多巴胺/聚乙烯亚胺共沉积中间层增强薄膜复合正渗透膜性能[J]. 高分子学报, 2020, 51(4): 385-392. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19193 shu
Citation:  Shao-fei Wang, Yuan Yu, Qing-yun Wu. High-performance Thin Film Composite forward Osmosis Membrane with Polydopamine/Polyethyleneimine (PDA/PEI) Co-deposition Interlayer[J]. Acta Polymerica Sinica, 2020, 51(4): 385-392. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19193 shu

聚多巴胺/聚乙烯亚胺共沉积中间层增强薄膜复合正渗透膜性能

    通讯作者: E-mail: wuqingyun@nbu.edu.cn
摘要: 以聚多巴胺/聚乙烯亚胺(PDA/PEI)共沉积于三醋酸纤维素(CTA)多孔支撑膜表面形成中间层,再结合界面聚合法获得聚酰胺薄膜,构建了PDA/PEI共沉积中间层改性薄膜复合(TFC)正渗透(FO)膜. 通过傅里叶变换衰减全反射红外光谱法、扫描电子显微镜、原子力显微镜、溶质截留法、水接触角仪等研究了PDA/PEI共沉积中间层对CTA膜和TFC膜的表面结构和性质的影响. 研究结果表明,PDA/PEI共沉积使得CTA膜表面变得更为平滑,表面孔径减小至(30.0 ± 4.1) nm,且表面孔径分布趋于均一. 同时,在PDA/PEI共沉积改性CTA膜表面界面聚合得到的聚酰胺层呈现出更均匀的叶片状结构和优异的亲水性. 基于此,具有PDA/PEI共沉积中间层的TFC正渗透膜显著提高了水通量(FO模式:(7.1 ± 2.3) L/(m2·h)),较空白TFC膜提升了57.6%. 同时,中间层改性TFC膜具有更低的反向盐通量(FO模式:1.4 ± 0.1 g/(m2·h))和“净盐通量”(FO模式:(0.2 ± 0.06) g/L),与空白TFC膜相比分别下降了83.9%和90.6%. 说明PDA/PEI共沉积中间层不仅能有效提升TFC正渗透膜的水渗透性,而且大幅提升了膜的截盐性和渗透选择性.

English


    1. [1]

      Qi S R, Li Y, Wang R, Tang C Y Y. J Membr Sci, 2016, 498: 67 − 74 doi: 10.1016/j.memsci.2015.10.003

    2. [2]

      Pan Y H, Zhao Q Y, Gu L, Wu Q Y. Desalination, 2017, 421: 160 − 168 doi: 10.1016/j.desal.2017.04.019

    3. [3]

      Shi S J, Pan Y H, Wang S F, Dai Z W, Gu L, Wu Q Y. Polymers, 2019, 11: 879 doi: 10.3390/polym11050879

    4. [4]

      Zhao X Z, Li J, Liu C K. Desalination, 2017, 413: 176 − 183 doi: 10.1016/j.desal.2017.03.021

    5. [5]

      Ong R C, Chung T S, de Wit J S, Helmer B J. J Membr Sci, 2015, 473: 63 − 71 doi: 10.1016/j.memsci.2014.08.046

    6. [6]

      Wu Qingyun(吴青芸), Pan Yehan(潘叶寒), Jin Weizhong(金伟中), Xu Jiamin(徐佳敏), Lao Kankan(劳侃侃), Gu Lin(顾林). Acta Polymerica Sinica(高分子学报), 2017, (5): 851 − 857 doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2017.16267

    7. [7]

      Wu M B, Lv Y, Yang H C, Liu L F, Zhang X, Xu Z K. J Membr Sci, 2016, 515: 238 − 244 doi: 10.1016/j.memsci.2016.05.056

    8. [8]

      Guo C, Li N, Qian X, Shi J, Jing M, Teng K, Xu Z. Sep Purif Technol, 2020, 230: 115567 doi: 10.1016/j.seppur.2019.05.009

    9. [9]

      Wang X, Yeh T M, Wang Z, Yang R, Wang R, Ma H, Hsiao B S, Chu B. Polymer, 2014, 55(6): 1358 − 1366 doi: 10.1016/j.polymer.2013.12.007

    10. [10]

      Soyekwo F, Zhang Q, Gao R, Qu Y, Lin C, Huang X, Zhu A, Liu Q. J Membr Sci, 2017, 524: 174 − 185 doi: 10.1016/j.memsci.2016.11.019

    11. [11]

      Wang J J, Yang H C, Wu M B, Zhang X, Xu Z K. J Mater Chem A, 2017, 5(31): 16289 − 16295 doi: 10.1039/C7TA00501F

    12. [12]

      Shah A A, Cho Y H, Choi H G, Nam S E, Kim J F, Kim Y, Park Y I, Park H. J Ind Eng Chem, 2019, 73: 276 − 285 doi: 10.1016/j.jiec.2019.01.039

    13. [13]

      Liu X W, Cao Y, Li Y X, Xu Z L, Li Z, Wang M, Ma X H. J Membr Sci, 2019, 576: 26 − 35 doi: 10.1016/j.memsci.2019.01.023

    14. [14]

      Wu M, Yuan J, Wu H, Su Y, Yang H, You X, Zhang R, He X, Khan N A, Kasher R, Jiang Z. J Membr Sci, 2019, 576: 131 − 141 doi: 10.1016/j.memsci.2019.01.040

    15. [15]

      Zhou Z, Hu Y, Boo C, Liu Z, Li J, Deng L, An X. Environ Sci Technol Let, 2018, 5(5): 243 − 248 doi: 10.1021/acs.estlett.8b00169

    16. [16]

      Yang X, Du Y, Zhang X, He A, Xu Z K. Langmuir, 2017, 33(9): 2318 − 2324 doi: 10.1021/acs.langmuir.6b04465

    17. [17]

      Zhang X, Lv Y, Yang H C, Du Y, Xu Z K. ACS Appl Mater Interfaces, 2016, 8(47): 32512 − 32519 doi: 10.1021/acsami.6b10693

    18. [18]

      Gong G, Wang P, Zhou Z, Hu Y. ACS Appl Mater Interfaces, 2019, 11(7): 7349 − 7356 doi: 10.1021/acsami.8b18719

    19. [19]

      Shen K, Cheng C, Zhang T, Wang X. J Membr Sci, 2019, 588: 117192 doi: 10.1016/j.memsci.2019.117192

    20. [20]

      Wang Y, Li X, Zhao S, Fang Z, Ng D, Xie C, Wang H, Xie Z. Ind Eng Chem Res, 2019, 58(1): 195 − 206 doi: 10.1021/acs.iecr.8b04968

    21. [21]

      Choi H G, Shah A A, Nam S E, Park Y I, Park H. Desalination, 2019, 449: 41 − 49 doi: 10.1016/j.desal.2018.10.012

    22. [22]

      Jiang J, Zhu L, Zhu L, Zhu B, Xu Y. Langmuir: ACS J Surf Colloild, 2011, 27(23): 14180 − 14187 doi: 10.1021/la202877k

    23. [23]

      An Yunpeng(安云鹏), Zhang Xinning(张歆宁), Yang Haocheng(杨皓程), Yang Xi(杨熙), Xu Zhikang(徐志康). Acta Polymerica Sinica(高分子学报), 2017, (7): 1105 − 1112 doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2017.16344

    24. [24]

      Zhao Mengxue(赵梦雪), Kong Miqiu(孔米秋), Liu Chengjun(刘成俊), Huang Yajiang(黄亚江), Li Guangxian(李光宪). Acta Polymerica Sinica(高分子学报), 2018, (6): 721 − 732 doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2017.17203

    25. [25]

      Tang Anqi(唐安琪), Lu Jingyu(路景驭), Feng Weilin(冯炜林), Zhang Peibin(张培斌), Zhu Liping(朱利平). Acta Polymerica Sinica(高分子学报), 2018, (12): 1524 − 1531 doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2018.18109

    26. [26]

      Shi H, Xue L, Gao A, Fu Y, Zhou Q, Zhu L. J Membr Sci, 2016, 498: 39 − 47 doi: 10.1016/j.memsci.2015.09.065

    27. [27]

      Shi H, He Y, Pan Y, Di H, Zeng G, Zhang L, Zhang C. J Membr Sci, 2016, 506: 60 − 70 doi: 10.1016/j.memsci.2016.01.053

    28. [28]

      Chen Mingyi(陈铭忆), Zhang Yang(张扬), Wen Bianyin(温变英). Acta Polymerica Sinica(高分子学报), 2013, (10): 1319 − 1324

    29. [29]

      Wei H L, Ren J, Han B, Xu L, Han L L, Jia L Y. Colloid Surf B-Biointerfaces, 2013, 110: 22 − 28 doi: 10.1016/j.colsurfb.2013.04.008

    30. [30]

      Jiang J H, Zhu L P, Zhu L J, Zhang H T, Zhu B K, Xu Y Y. ACS Appl Mater Interfaces, 2013, 5(24): 12895 − 12904 doi: 10.1021/am403405c

    31. [31]

      Lv Y, Yang H C, Liang H Q, Wan L S, Xu Z K. J Membr Sci, 2015, 476: 50 − 58 doi: 10.1016/j.memsci.2014.11.024

    32. [32]

      Yang H C, Wu M B, Li Y J, Chen Y F, Wan L S, Xu Z K. J Appl Polym Sci, 2016, 133(32): 43792

    33. [33]

      Singh S, Khulbe K C, Matsuura T, Ramamurthy P. J Membr Sci, 1998, 142(1): 111 − 127 doi: 10.1016/S0376-7388(97)00329-3

    34. [34]

      Youm K H, Kim W S. J Chem Eng Japan, 1991, 24(1): 1 − 7 doi: 10.1252/jcej.24.1

    35. [35]

      Zhou Q L, Yang P L, Xiao X, Jia L. J Sep Sci, 2013, 36(9-10): 1516 − 1523 doi: 10.1002/jssc.201201163

    36. [36]

      Du Y, Qiu W Z, Lv Y, Wu J, Xu Z K. ACS Appl Mater Interfaces, 2016, 8(43): 29696 − 29704 doi: 10.1021/acsami.6b10367

    37. [37]

      Wang J, Xu R, Yang F, Kang J, Gao Y, Xiang M. J Membr Sci, 2018, 556: 374 − 383 doi: 10.1016/j.memsci.2018.04.011

    38. [38]

      Kong X, Zhou M Y, Lin C E, Wang J, Zhao B, Wei X Z, Zhu B K. J Membr Sci, 2016, 505: 231 − 240 doi: 10.1016/j.memsci.2016.01.028

    39. [39]

      Zargar M, Hartanto Y, Jin B, Dai S. J Membr Sci, 2017, 541: 19 − 28 doi: 10.1016/j.memsci.2017.06.085

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  474
  • HTML全文浏览量:  14
文章相关
  • 发布日期:  2020-04-01
  • 收稿日期:  2019-11-14
  • 修回日期:  2019-12-09
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章