Page 101 - 《精细化工》2021年第10期

第 10 期 韩长秀，等: PA/ZIF-8/PVDF 复合纳滤膜的制备及其性能 ·2031·

a、d—PA-0；b、e—PA-1；c、f—PA-2
图 8 复合纳滤膜的 AFM 图（a~c）与水接触角（d~f）
Fig. 8 AFM images (a~c) and water contact angles (d~f) of composite nanofiltration membranes

表 4 复合纳滤膜的粗糙度参数及水接触角 果，但 4 种盐的截留率均低于 3%。由于复合纳滤膜
Table 4 Surface roughness parameters and water contact PA-0 的 PA 分离层较为疏松，交联度不高且存在 PA
angles of composite nanofiltration membranes
分离层从 PVDF 膜表面剥离的现象，PA-0 的纯水通
样品 R a/nm R ms/nm Δ 水接触角/(°) 2
量较高，达到 66.15 L/(m ·h)，对 4 种盐的截留率均
PA-0 93.75 119.93 1.59 73.10±2.21
小于 8%。然而，在界面聚合条件一致的情况下，
PA-1 93.20 114.38 1.53 76.95±1.56
PVDF 基膜原位生长 ZIF-8 亚层所制备的复合纳滤膜
PA-2 96.88 122.24 1.77 72.08±1.02
PA-1 对一价盐、二价盐的截留均达到 90%以上，与
2.2.5 荷电特性分析 现有文献报道的脱盐率相比 [9-10] ，展现出优异的脱
图 9 为复合纳滤膜在不同 pH 下的 Zeta 电位图。 盐性能。由于 PA 分离层较厚，PA-1 的纯水通量较
2
低，仅为 12.74 L/(m ·h)。通过进一步降低 MPD、
TMC 单体浓度、缩短交联反应时间，复合纳滤膜
PA-2 的 PA 分离层厚度由 PA-1 的 727.4 nm 降低至
2
383.8 nm，其纯水通量可达 24.05 L/(m ·h)，约为 PA-1
的 1.9 倍，对 MgSO 4 、Na 2 SO 4 、NaCl 和 MgCl 2 均具
有较高的截留率，分别为 97.34%、93.57%、89.31%
和 85.16%。此外，由于复合纳滤膜 PA-1、PA-2 表
2–
面均荷负电，其对 SO 4 的静电排斥作用大于对 Cl –
的作用，所以两种复合纳滤膜对 MgSO 4 和 Na 2 SO 4
的截留率略高于对 MgCl 2 、NaCl 的截留率 [31-32] 。

图 9 复合纳滤膜在不同 pH 下的 Zeta 电位图
Fig. 9 Zeta potential of composite nanofiltration membranes
at different pH

由图 9 可知，复合纳滤膜 PA-0、PA-1 及 PA-2
表面不带电荷时的 pH（即等电点）分别为 2.80、3.78
和 4.00，与复合纳滤膜 PA-0 相比，复合纳滤膜 PA-1
及 PA-2 等电点增大。由于 PA 分离层存在未参加反
应的酰氯基团，其水解产生的羧酸基团呈荷负电性，
因此，3 种复合纳滤膜在中性条件下均荷负电，且
由于复合纳滤膜 PA-1 界面聚合单体中 TMC 浓度高 图 10 复合纳滤膜的通量和盐截留性能
于 PA-2，因此，PA-1 呈现更高的荷负电性 [30] 。 Fig. 10 Flux and rejection of composite nanofiltration
membranes
2.2.6 复合纳滤膜的通量及截留性能分析
对复合纳滤膜的通量及脱盐性能进行测试，结 2.2.7 复合纳滤膜的抗污染性能分析
果见图 10。由图 10 可知，因 ZIF-8 具有纳米级的孔 为进一步考察复合纳滤膜 PA-1、PA-2 的抗污染
道，表面生长了 ZIF-8 晶体的复合膜 M3 对 MgSO 4 、 性能，选用荷正电的 MB 作为模拟污染物，并配制
Na 2 SO 4 、NaCl 和 MgCl 2 均表现出了微弱的脱除效 成质量浓度为 100 mg/L 水溶液于错流装置中进行