摘要: 纳滤膜已广泛用于水处理领域。由于膜中引入了荷电基团，膜的亲水性得到了加强，进而增加了膜的透水率，膜的抗污染性显著增强。因此，开展纳滤膜表面荷电性能的研究与表征工作，对于深入认识纳滤膜截留机理、推动纳滤膜的广泛应用具有极其重要的意义... 展开 纳滤膜已广泛用于水处理领域。由于膜中引入了荷电基团，膜的亲水性得到了加强，进而增加了膜的透水率，膜的抗污染性显著增强。因此，开展纳滤膜表面荷电性能的研究与表征工作，对于深入认识纳滤膜截留机理、推动纳滤膜的广泛应用具有极其重要的意义。 本文以纳滤膜表面荷电性能的研究为出发点，进行流动电位实验，考察了各种测试条件对纳滤膜荷电性能的影响，并从膜结构参数、分离性能等几个方面研究了荷电纳滤膜的传递现象，在此基础上分析了盐水溶液的截留机理。 根据双电层的形成机理，通过对表面电位的研究，分析给出了膜表面Zeta电位计算式。建立了流动电位测试系统，采用理论计算的办法对流道高度进行了校正，得到合适的流道高度值。进而研究了各种操作条件（电极的选择、温度因素、膜片浸泡时间、压差、流道高度、电解质浓度等）对流动电位的影响。结果表明：(1)在碱性环境中，宜采用Pt电极，在酸性环境中，宜采用Ag-AgCl电极（电解质溶液中含有氯离子）；(2)进行流动电位实验之前，纳滤膜片应浸泡4小时以上，才能保证膜片表面电荷解离吸附的动态平衡；(3)对于本实验装置，流道高度控制在60μm～300μm之间，操作压差控制在0.4MPa以下，满足流道内料液层流条件，电解质浓度控制在0.0005M到0.05M之间，得到的Zeta电位较为可靠。 考察了不同浓度、不同pH值、不同组分电解质溶液对流动电位、Zeta电位、表面电荷密度的影响。结果表明：(1)系统的总电导包括溶液电导、膜电导（膜面电导和膜本体电导）、外回路电导，Zeta电位计算时应以总电导值计算。随着溶液浓度的增加，溶液电导所占比例逐渐上升，膜电导所占比例逐渐下降，外回路电导所占比例基本不变；(2)随着溶液浓度的增加，膜表面Zeta电位绝对值减小，但是，膜表面电荷密度绝对值增加；在低浓度时，膜表面电荷密度与电解质浓度之间符合Freundlich等温吸附式；(3)二价同离子通过范德华力特性吸附进入到内亥姆霍兹层，增强了膜表面荷电密度，而二价反离子通过静电作用吸引到外亥姆霍兹层，降低了膜表面荷电密度；(4)随着溶液pH值的减小，膜表面Zeta电位绝对值随之减小，当pH值小于等电点时，其膜表面电负性发生改变；(5)水溶液中，反离子水化半径越小，其吸附能力越强，导致膜表面Zeta电位绝对值越小；(6)当有二价反离子加入到1-1电解质体系中时，由于二价离子的吸附能力较强，降低了膜表面Zeta电位值，进而降低了膜表面电荷密度；(7)当有电解质溶液透过膜片时，更多的电解质溶液进入到膜片支持层，进而增加了电导值，导致膜表面Zeta电位绝对值增加。 在对DSPM模型进行简化分析的同时，对膜的传递参数进行了实验表征。实验结果表明：对中性溶质分子体系(VB12)截留实验，得出反射系数为0.986，根据细孔模型，计算出膜孔半径为0.78nm，；进行纯水通量实验，根据Hagen-Poiseuille方程，推算出膜厚为5.1μm；对不同浓度NaCl电解质体系，计算和比较了两种方法得到的体积电荷密度值Xd，将其代入到DSPM模型，对电解质溶液截留率进行预测。在低浓度时，体积电荷密度应选择无电解质透过膜片时动电法得到的值；当浓度较高时，应选择由固定电荷模型计算得到的体积电荷密度值。 收起