【摘要】：膜蒸餾是用于分離水溶液的技術(shù)手段,在膜兩側(cè)水蒸汽壓差的推動作用下,熱側(cè)膜表面產(chǎn)生的水蒸汽透過微孔膜到達冷側(cè)并被冷凝收集,從而實現(xiàn)分離目的。膜蒸餾用膜研究的熱點之一是提高膜的疏水性能以提高膜的抗無機污染能力。但是在膜蒸餾的實際應(yīng)用過程中,多數(shù)被處理的料液不僅含有無機鹽,而且含有有機物,在膜表面形成復(fù)合污染,因此提高膜的綜合抗污染能力(抗無機污染和有機污染能力)是膜蒸餾膜研究的重要方向之一。本研究探索性地制備出了親水-超疏水復(fù)合改性膜,以期獲得優(yōu)良的抗復(fù)合污染性能。首先,通過浸沒沉淀法制備了聚偏氟乙烯(PVDF)平板膜。在鑄膜液中二甲基甲酰胺(DMF)/N-甲基吡咯烷酮(NMP)為3:1的條件下,制備出了平均孔徑為0.364μm、孔隙率為67.54%、接觸角為112.94°的PVDF平板膜。其次,利用溶液相轉(zhuǎn)移法對上述制備的PVDF平板膜進行了超疏水改性。當(dāng)聚乙二醇(PG)的質(zhì)量濃度為39%、PVDF的質(zhì)量濃度為2%、涂覆液溫度為50°C、蒸發(fā)時間為10s、凝固浴溫度為60°C時,PVDF平板膜的接觸角達到了154.8°。通過對改性后的PVDF超疏水膜進行直接接觸式膜蒸餾實驗發(fā)現(xiàn),該膜具有優(yōu)良的抗?jié)櫇裥阅芎涂篃o機污染性能,并具有一定的抗有機污染性能。然后,在上述研究的基礎(chǔ)上通過均相沉淀法對PVDF超疏水平板膜進行表面親水化改性實驗,優(yōu)化出了PVDF親水-超疏水膜的最佳改性條件,并對該復(fù)合膜的抗污染性能進行了研究。結(jié)果表明,改性液中納米二氧化鈦的質(zhì)量濃度為43.6mg/L時被改性的膜具有最優(yōu)性能;親水-超疏水復(fù)合膜不僅具有優(yōu)良的抗?jié)櫇裥阅芎涂篃o機污染性能,而且其抗復(fù)合污染性能尤其是抗有機污染性能得到明顯提升。本研究成果為進一步構(gòu)建高性能膜蒸餾抗污染膜指出了一個可行的技術(shù)方向。
[Abstract]:Membrane distillation is a technical method for separating aqueous solution. Under the promotion of water vapor pressure difference on both sides of the membrane, the water vapor produced on the surface of the hot side membrane reaches the cold side through the microporous membrane and is condensed and collected to achieve the purpose of separation. One of the hotspots of membrane research for membrane distillation is to improve the hydrophobicity of membrane to improve its resistance to inorganic pollution. However, in the practical application of membrane distillation, most of the treated liquid materials not only contain inorganic salts, but also contain organic compounds, which form complex fouling on the membrane surface. Therefore, improving the comprehensive anti-fouling ability (inorganic pollution and organic pollution) is one of the important research directions of membrane distillation membrane. In this study, hydrophilic and superhydrophobic composite modified membranes were prepared in order to obtain excellent anti-pollution performance. Firstly, polyvinylidene fluoride (PVDF) flat membrane was prepared by immersion precipitation method. Under the condition that the dimethylformamide (DMF) / N-methylpyrrolidone (NMP) is 3:1, the PVDF flat membrane with average pore size of 0.364 渭 m, porosity of 67.54 and contact angle of 112.94 擄has been prepared. Secondly, superhydrophobic modification of the PVDF flat membrane was carried out by solution phase transfer method. When the mass concentration of polyethylene glycol (PG) is 39 and the mass concentration of polyethylene glycol (PG) is 2, the coating liquid temperature is 50 擄C, the evaporation time is 10 s, and the coagulation bath temperature is 60 擄C, the contact angle of the flat plate membrane reaches 154.8 擄. Through direct contact membrane distillation experiment of modified PVDF superhydrophobic membrane, it was found that the membrane had excellent anti-wetting performance and anti-inorganic pollution performance, and had certain anti-organic pollution performance. Then, on the basis of the above research, the surface hydrophilic modification of PVDF superhydrophobic plate membrane was carried out by homogeneous precipitation method, and the optimum modification conditions of PVDF hydrophilic-superhydrophobic membrane were optimized, and the antifouling performance of the composite membrane was studied. The results showed that the modified membrane had the best performance when the mass concentration of nano-TiO _ 2 in the modified solution was 43.6mg/L, and the hydrophilic-superhydrophobic composite membrane not only had excellent anti-wetting and anti-inorganic pollution properties, but also had the following advantages: 1. Moreover, the compound pollution resistance, especially the organic pollution resistance, was improved obviously. The results of this study point out a feasible technical direction for the further construction of high performance membrane distillation antifouling membrane.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ051.893

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本文編號：2170875