一种快速检测芳香聚酰胺复合膜表面纳米层重量的方法

彭 云

(苏伊士水务技术中国水技术研发中心，上海 201203)

1 前言

目前，水资源短缺和水污染已经严重制约我国经济发展和人民生活水平提高。反渗透作为最经济的净水技术之一，已经开始被广泛应用于海水淡化、工业水处理、废水资源化和家用净水等领域。以芳香聚酰胺作为分离皮层的反渗透复合膜具有优越的分离性能和良好的化学稳定性而被广泛接受，其结构包含：1)芳香聚酰胺皮层(PA)；2)中间多孔聚砜支撑层；3)无纺布底膜。研究人员发现聚酰胺皮层的结构和性质如形貌、有效厚度、粗糙度、表面电荷等对反渗透膜的分离性能起关键作用，因而这些结构和性质在膜片研发和生产中被作为主要研究和质控的参数[1-3]。由于聚酰胺功能层是在两层复合底膜界面上聚合生成的纳米尺度薄膜，其厚度表征存在技术难度。常见的厚度测量方法有透射电镜和红外光谱，但数据准确性存在问题。透射电镜技术观察到的微区聚酰胺皮层断面呈现山脊和山谷的结构，且中间有很多孔洞，因此该方法测量到的厚度非有效厚度[1，2]。研究人员Singh利用红外光谱衰减全反射(FTIR-ATR)方法中红外光入射深度和折光指数、特征峰信号强度的相关性估算了表层聚酰胺薄膜的厚度[3]，但该方法存在漏洞，每层薄膜的折光指数不尽相同，且没有其他可靠方法的验证，准确性未知。

本实验将FTIR-ATR技术与QCM方法进行结合，开发出FTIR-ATR快速测量表面聚酰胺纳米薄膜重量的方法。应用皮层重量代替厚度测量来表征芳香聚酰胺皮层涂覆情况，可消除皮层在微观区域不均匀的影响。……