本文選題：聚合物濾膜　切入點(diǎn)：結(jié)構(gòu)調(diào)控　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：膜法水處理技術(shù)以其適用范圍廣、分離效率高、無二次污染等特點(diǎn)，在水環(huán)境污染日益嚴(yán)重，水質(zhì)安全需求越來越高的形勢下，發(fā)揮了其獨(dú)特的優(yōu)勢，受到了全世界的關(guān)注。膜的透水性和分離性能都會受到膜結(jié)構(gòu)的顯著影響，均勻的膜孔會增加水通量，實(shí)現(xiàn)不同粒徑物質(zhì)的分級截留。傳統(tǒng)的浸沒沉淀無法制備均孔膜；而其他如徑跡刻蝕法、嵌段共聚物自組裝等可實(shí)現(xiàn)膜孔徑均勻的方法，由于技術(shù)特殊、成本較高，并不適合水處理行業(yè)大規(guī)模的應(yīng)用，因此，開發(fā)一種簡便、通用、可調(diào)控的均孔膜制備方法在水處理應(yīng)用領(lǐng)域具有重大意義。 選擇揮發(fā)性強(qiáng)的二氯甲烷、二氧六環(huán)或丙酮作為溶劑，在溶劑中具有一定溶解度的丙二醇、二甘醇、丙三醇等非揮發(fā)性液體為添加劑，通過改變鑄膜液組成，在聚砜、聚苯乙烯、聚偏氟乙烯膜表面得到了均勻蜂窩狀結(jié)構(gòu)，，而對于醋酸纖維素膜，則可以得到蜂窩狀膜孔和納米級膜孔這兩種結(jié)構(gòu)，蜂窩狀孔徑為1~3μm，而納米級膜孔可在5~50nm范圍內(nèi)調(diào)控。這兩種結(jié)構(gòu)的形成均可由所提出的液體添加劑溶解-凝聚原理解釋——溶劑的快速揮發(fā)使界面處聚合物和添加劑濃度增加，添加劑由初始鑄膜液中分散的小分子凝聚為聚合物的稀相核，在溶劑揮發(fā)完全，聚合物固化后，稀相核處則留下了排列規(guī)整、尺寸均一的孔結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)溶劑的快速揮發(fā)，旋涂法和真空法被選擇為制膜方法。 蜂窩狀結(jié)構(gòu)可較大幅度的提高材料表面的疏水性能，具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的聚砜、聚苯乙烯、聚偏氟乙烯的接觸角分別增加了32°，28°和13°。納米級膜孔尺寸可通過改變聚合物濃度調(diào)控，對不同粒徑的顆粒實(shí)現(xiàn)較精密的分離，醋酸纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、7%、9%的納米級均孔醋酸纖維素膜分別對粒徑大于20nm、13.5nm、5nm的金顆粒有較高的去除率。 均孔膜較為致密，水通量相對較小，但兩類均孔膜對牛血清蛋白有一定的截留效果，最高可達(dá)到97.6%和84.8%。納米級均孔醋酸纖維素膜相對未改性的致密膜具有一定的抗污染能力。與傳統(tǒng)浸沒沉淀法制得的較致密聚砜膜相比，均孔膜對松花江原水中膠體、懸浮物和有機(jī)物有很好的凈化效果，濁度、TOC和UV254最低可達(dá)0.15NTU、1.59mg/L和0.011cm-1。兩類均孔膜對原水中Fe、Mn、Al的去除率幾乎可達(dá)100%，對普通超濾膜無法截留的Ca和Mg也有一定的截留效果。
[Abstract]:Because of its wide application range, high separation efficiency and no secondary pollution, membrane water treatment technology has brought into play its unique advantages in the situation of increasingly serious pollution of water environment and higher demand for water quality safety. The water permeability and separation performance of the membrane will be significantly affected by the membrane structure. The uniform membrane pore will increase the water flux and achieve the separation of different particle size. The traditional immersion precipitation can not be used to prepare the homopolypore membrane. Other methods, such as track etching, block copolymer self-assembly and so on, can realize the uniform pore size of membrane. Because of the special technology and high cost, it is not suitable for the large-scale application of water treatment industry. It is of great significance in the field of water treatment to control the preparation of homopolymer membrane. The volatile non-volatile liquids, such as dichloromethane, dioxane or acetone, which have a certain solubility in the solvent, are selected as additives. By changing the composition of the casting solution, the polysulfone, diethylene glycol, glycerol and other non-volatile liquids are used as additives. On the surface of polystyrene, polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane, homogenous honeycomb structure was obtained, while for cellulose acetate membrane, honeycomb membrane pore and nanometer membrane pore were obtained. The honeycomb pore size is 1 ~ 3 渭 m, while the nanometer membrane pore can be controlled in the range of 550 nm. The formation of these two structures can be explained by the proposed principle of solubilization and condensation of liquid additives, and the rapid volatilization of -solvent can increase the concentration of polymer and additive at the interface. The additives are condensed from dispersed small molecules in the initial casting film liquid to the dilute phase nucleus of the polymer. After the solvent volatilizes completely and the polymer is cured, the pore structure of the dilute phase core is arranged and uniform. In order to realize the rapid volatilization of the solvent, Spin-coating method and vacuum method were selected as film preparation methods. Honeycomb structure can greatly improve the hydrophobicity of the surface of the material. The contact angle of polysulfone, polystyrene and polyvinylidene fluoride with honeycomb structure increases by 32 擄~ 28 擄and 13 擄respectively. The pore size of nano-scale membrane can be controlled by changing the concentration of polymer. For the particle with different particle size, the cellulose acetate film with 5% cellulose acetate mass fraction has a higher removal efficiency for gold particles with diameter larger than 20 nm and 13.5nm ~ (-1) nm, respectively, and the cellulose acetate membrane with average pore size of 9% has a higher removal rate for gold particles with particle size larger than 20 nm and 13.5nmN ~ (-1) nm, respectively. The homopolymer membrane was compact and the water flux was relatively small. However, the two kinds of homo-pore membranes had a certain retention effect on bovine serum protein (BSA). The highest values are 97.6% and 84.8.The nanosized homoporous cellulose acetate membrane has a certain antifouling ability compared with the unmodified dense membrane. Compared with the dense polysulfone membrane prepared by the traditional immersion precipitation method, the homoporous membrane has a good effect on the colloid in the raw water of Songhua River. Suspended solids and organic matter have a good purification effect, the turbidity of TOC and UV254 can be as low as 0.15 NTU 1.59 mg / L and 0.011 cm-1.The removal efficiency of the two kinds of homopolypore membranes can almost reach 100%, and the removal rate of Ca and mg which can not be intercepted by the ordinary ultrafiltration membrane has a certain effect.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU991.2

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