本文關(guān)鍵詞：改性PVDF超濾膜的制備與表征及成膜機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《東北石油大學(xué)》 2012年

改性PVDF超濾膜的制備與表征及成膜機理研究

趙國發(fā)  

【摘要】：高分子有機聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)以其優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐輻射性、抗污染性、耐熱性和易成膜性而倍受青睞。但由于PVDF表面能低，制備出來的分離膜親水性差，有極強的憎水性，在膜分離過程中，容易受到污染從而使膜的產(chǎn)水量降低。對膜材料進行改性是解決膜污染問題的根本途徑。 本文為提高PVDF超濾膜的親水性，增強其在水處理中的抗污染能力，采用相轉(zhuǎn)化法制備了無機納米顆粒與PVDF共混改性超濾膜。用杯式超濾裝置考察了納米改性對超濾膜純水通量的影響；用接觸角測定儀測量膜的純水接觸角，以表征膜的親水性變化；采用強度測儀測定膜的機械性能；采用蛋白質(zhì)法測定改性前后膜對牛血清白蛋白（BSA）溶液的截留效率；分別采用濾速法和液-液置換法測定了膜的孔徑及孔徑分布；對改性前后膜的純水通量、機械強度、接觸角、截留率的測試結(jié)果表明：改性膜PVDF1311的純水通量由未改性時的93.28L·m~(-2)·h~(-1)增加至167.43L·m~(-2)·h~(-1)，提高了79.5%；改性膜的機械強度最大增加41.6%；改性膜PVDF1311的純水接觸角由未改性前的78.68°降至50.54°，親水性得到明顯改善；膜的孔徑及孔徑分布測試結(jié)果表明：納米改性使膜的平均孔徑增大、孔徑分布更加均勻。 用掃描電子顯微鏡（SEM）和原子力顯微鏡(AFM)對膜表面、斷面的結(jié)構(gòu)形態(tài)及膜內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)進行了分析。AFM測試結(jié)果表明，經(jīng)過納米改性，膜的表面的平均粗糙度增大，使超濾膜的有效過濾面積增加，從而增加了改性膜的純水通量；SEM測試結(jié)果顯示，改性膜與未改性膜具有相同的致密皮層和指狀空孔結(jié)構(gòu)，但改性膜孔道較光滑，使膜在運行過程中不易堵塞，改性膜的抗污染性能得到提高。膜用傅立葉紅外光譜儀（FT-IR）分析了納米組分加入對PVDF晶型的影響，結(jié)果表明：納米組分引起了鑄膜液應(yīng)力的變化，使改性膜中PVDF的α晶型數(shù)量減少、β晶型數(shù)量增加；改性膜的紅外譜圖中除了納米粒子的特征吸收峰外，沒有生成新的吸收峰，證實了有機無機共混改性為純物理共混。 采用濁點滴定法測定了鑄膜液體系的三元相圖，以考察納米顆粒加入對PVDF超濾膜成膜過程中的熱力學(xué)影響，結(jié)果表明：納米組分的加入降低了鑄膜液容納非溶劑的能力，使其在較小的非溶劑濃度下即可固化成膜。采用紫外分光光度計測定了鑄膜液體系的透光度下降曲線，考察納米組分對PVDF成膜過程中的動力學(xué)影響，結(jié)果表明：納米組分的加入使鑄膜液中溶劑與非溶劑雙向擴散的傳質(zhì)阻力減小，縮短了鑄膜液從浸入凝膠浴瞬間至固化成膜的時間。 采用無機納米顆粒改性PVDF超濾膜組件對大慶某采油廠二次砂濾水進行超濾處理，考察了膜的抗污染性能。從對含油污水中主要污染物的去除效果來看，改性前后膜對各污染物的去除率基本相同，超濾出水中含油量＜0.8mg·L~(-1)、濁度＜1.9NTU、懸浮物＜0.4mg·L~(-1)、COD去除率達到90%、TOC去除率在95%以上；分別對改性PVDF超濾膜進行了通量衰減率及通量清洗恢復(fù)率實驗，，結(jié)果表明：經(jīng)納米改性后膜的通量衰減率降低、通量恢復(fù)率升高，納米顆粒的加入提高了PVDF超濾膜的抗污染能力。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TQ325.4
【目錄】：

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本文編號：236950