磺化纤维素纳米纤维多孔膜支撑的高通量纳滤膜的制备及脱盐性能

doi:10.7503/cjcu20190654

高等学校化学学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (4): 690.doi: 10.7503/cjcu20190654

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磺化纤维素纳米纤维多孔膜支撑的高通量纳滤膜的制备及脱盐性能

孔金凤¹,朱玉长^2,^*(),靳健^1,^2,^*()

^1. 苏州大学材料与化学化工学部, 苏州 215123
^2. 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所, 苏州 215123

收稿日期:2019-12-11 出版日期:2020-04-10 发布日期:2020-02-17
通讯作者: 朱玉长,靳健 E-mail:yzzhu2011@sinano.ac.cn;jjin@suda.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金杰出青年基金(51625306);国家自然科学基金青年科学基金(51603229)

Sulfonated Cellulose Nanofibers Film Supported Nanofiltration Membrane for High-flux and High-rejection Desalination ^†

KONG Jinfeng¹,ZHU Yuzhang^2,^*(),JIN Jian^1,^2,^*()

^1. College of Chemistry, Chemical Engineering and Materials Science, Soochow University, Suzhou 215123, China
^2. Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics, Chinese Academy of Sciences, Suzhou 215123, China

Received:2019-12-11 Online:2020-04-10 Published:2020-02-17
Contact: Yuzhang ZHU,Jian JIN E-mail:yzzhu2011@sinano.ac.cn;jjin@suda.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundcation for Distinguished Young Scholars of China(51625306);the National Natural Science Foundcation for Young Scientists of China(51603229)

摘要/Abstract

摘要：

以细菌纤维素为原材料, 先后通过NaIO₄和NaHSO₃氧化还原反应制备了表面部分磺酸化的细菌纤维素(SBC)纳米纤维. 利用SBC纳米纤维多孔膜替代传统的超滤膜作为支撑底膜, 结合界面聚合反应调控制得复合纳滤膜, 并对其纳滤性能进行研究. 结果表明, 制备得到了对Na₂SO₄和MgSO₄具有高截留率(>96%)和超高分离通量(>320 L·m ^-2·h ^-1·MPa ^-1)的新型纳滤膜.

关键词: 磺化细菌纤维素纳米纤维, 纳滤膜, 脱盐, 高通量

Abstract:

Sulfonated bacterial cellulose(SBC) nanofibers were prepared via oxidation-reduction reaction of NaIO₄ and NaHSO₃. Using this SBC nanofibers film as a new support porous membrane, high performance nanofiltration membrane with highly crumpled polyamide selective layer was prepared via interfacial polymerization between piperazine(PIP) and trimesoyl chloride(TMC). This novel nanofiltration membrane exhibits a superior desalination performance with a high rejection rate of 98.6% and a high permeance of 320 L·m ^-2·h ^-1·MPa ^-1 to 1 g/L Na₂SO₄. The new nanofiltration membrane has a wide application prospect in desalination.

Key words: Sulfonated bacterial cellulose nanofiber, Nanofiltration membrane, Desalination, High flux

中图分类号:

O647

TrendMD:

孔金凤, 朱玉长, 靳健. 磺化纤维素纳米纤维多孔膜支撑的高通量纳滤膜的制备及脱盐性能. 高等学校化学学报, 2020, 41(4): 690.

KONG Jinfeng, ZHU Yuzhang, JIN Jian. Sulfonated Cellulose Nanofibers Film Supported Nanofiltration Membrane for High-flux and High-rejection Desalination ^†. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(4): 690.

图/表 8

Fig.1 Photographs of bacterial cellulose(A) and SBC nanofibers dispersion(B), AFM image of SBC nanofibers(C) and corresponding height profile of SBC nanofibers(D)

Fig.2 FTIR spectrum(A) and XPS spectrum(B) of SBC nanofibersInset in (B) is XPS spectrum of S2p of SBC nanofibers.

Fig.3 Surface view SEM images of SBC nanofiber film(A) and TFC-PA NF@SBC film(B)

Fig.4 Surface zeta potential of SBC nanofiber film and TFC-PA NF@SBC film(A) and the corresponding rejection curve of TFC-PA NF@SBC film over the molecular weight of saccharide molecules(B)

Fig.5 Rejection rate(A) and corresponding permeance(B) of TFC-PA NF@SBC film prepared with different PIP concentration to various salt as feed solution

Fig.6 Rejection rate(A) and corresponding permeance(B) of TFC-PA NF@SBC film prepared with and without 10 mg/mL NaCl in 5 mg/mL PIP aqueous solution

Fig.7 Variation of water contact angle of SBC nanofiber film and CNFs nanofiber film over time

Fig.8 Rejection rate(A) and corresponding permeance(B) of TFC-PA NF films prepared using SBC nanofiber film and CNFs nanofiber film as support, respectively

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