本文關鍵詞：一種PVDF分離膜的研究

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【摘要】：當今世界水資源短缺,環(huán)境污染日益嚴重的情況下,膜分離技術作為一種新型分離技術,因過程具有節(jié)能高效、操作簡便、容易控制、同時又不會污染環(huán)境等優(yōu)點被廣泛用于污水處理、物質凈化、濃縮、分離等方面。聚偏氟乙烯(PVDF)因為其具有良好的機械性能、化學穩(wěn)定性、制備過程較容易,成為制備分離膜的良好材料。但PVDF材料表現為強疏水性,這會導致PVDF膜在使用過程中需要較大的驅動力,容易使膜污染,使膜使用的次數變少,從而制約了PVDF膜的應用。制備具有較好親水性能的PVDF分離膜是改善膜污染,延長膜使用壽命的有效方法之一。本文利用堿處理和接枝具有親水基團單體方法提高PVDF大分子親水性,并將其制備成親水性PVDF分離膜。本文采用溶液化學接枝法成功制備了一種PVDF親水分離膜。首先用原硅酸鈉對PVDF大分子鏈進行堿處理,在PVDF大分子鏈上引入雙鍵和氫氧根,然后以含親水環(huán)氧基團的甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)為接枝單體,在PVDF大分子鏈上接枝PGMA側鏈,得到PVDF-g-PGMA大分子,從而進一步提高了PVDF大分子親水性。最后以聚丙烯無紡布作為支撐膜,通過溶液澆鑄法得到PVDF-g-PGMA分離膜。本研究對PVDF分離膜制備條件進行了考查,包括引發(fā)劑和單體用量、烘膜溫度、PVDF濃度等,同時對在不同條件下得到的PVDF分離膜純水通量、聚乙二醇(PEG)-20000截留率、吸水率、膨脹率及孔隙率進行了測量,并主要依據分離膜純水通量和對聚乙二醇-20000截留率數值,確定膜較佳的制備條件。本文還采用紅外光譜(IR)對PVDF分離膜上下表面基團進行了表征,用掃描電鏡(SEM)、熱失重曲線(TGA)和X-射線衍射光譜(XRD)分別對PVDF分離膜表面及截面形貌、熱穩(wěn)定性及結晶狀態(tài)進行了分析。結果表明,GMA濃度為30.7g·L-1,BPO濃度為12.9g·L-1,引發(fā)接枝溫度和時間分別為65℃和4h,烘膜溫度及時間分別為80℃和6h時,得到的PVDF分離膜綜合性能較好,該分離膜純水通量為75.8L·m-2·h-1,PEG-20000截留率為100%。PVDF分離膜在制備過程中,接觸玻璃板一面比接觸空氣一面更光滑致密,孔隙分布更均勻。該分離膜為半結晶狀態(tài),在水和鹽酸溶液中均具有較好的化學穩(wěn)定性,同時在雙氧水溶液中也具有一定的抗氧化性,在堿溶液中穩(wěn)定性稍差。
【關鍵詞】：PVDF 分離膜 化學接枝法 截留率
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.893
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 分離膜9
• 1.1.1 膜的定義9
• 1.1.2 膜的分類9
• 1.2 膜分離技術9-11
• 1.2.1 膜分離過程的定義10
• 1.2.2 膜分離技術的特點10-11
• 1.2.3 膜分離過程的分類11
• 1.3 高分子分離膜材料11-13
• 1.3.1 纖維素衍生物類12
• 1.3.2 聚砜類聚合物12
• 1.3.3 含氟聚合物類12-13
• 1.3.4 聚酰胺類高分子材料13
• 1.3.5 聚酯類高分子材料13
• 1.4 聚偏氟乙烯分離膜的研究現狀13-18
• 1.4.1 聚偏氟乙烯（PVDF）13-14
• 1.4.2 PVDF分離膜14
• 1.4.3 聚偏氟乙烯分離膜的制備方法14-16
• 1.4.4 聚偏氟乙烯分離膜親水改性方法16-18
• 1.5 論文立題依據及研究內容18-20
• 第2章 PVDF分離膜的制備方法20-27
• 2.1 實驗藥品及儀器20-21
• 2.1.1 實驗藥品20-21
• 2.1.2 實驗儀器21
• 2.2 PVDF分離膜的制備21-23
• 2.2.1 PVDF分離膜的堿處理21
• 2.2.2 PVDF分離膜的制備21-23
• 2.3 膜的性能測試與表征23-27
• 2.3.1 水通量的測試23
• 2.3.2 截留率測試23-24
• 2.3.3 膜吸水率和膨脹率的測量24-25
• 2.3.4 膜化學穩(wěn)定性測量25
• 2.3.5 變換衰減全反射紅外光譜（ATR-FTIR）分析25
• 2.3.6 場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FE-SEM）分析25
• 2.3.7 熱穩(wěn)定性分析25-26
• 2.3.8 X射線衍射分析26
• 2.3.9 孔隙率測試26-27
• 第3章 結果與討論27-48
• 3.1 PVDF分離膜照片27-28
• 3.2 膜的紅外光譜分析28
• 3.3 分離膜的制備和性能測試28-41
• 3.3.1 膜水通量及截留率測試條件的建立29-30
• 3.3.2 10% PVDF溶液體系成膜研究30-36
• 3.3.3 12% PVDF溶液體系成膜研究36-38
• 3.3.4 烘膜溫度對PVDF分離膜性能的影響38-39
• 3.3.5 PVDF濃度對PVDF分離膜性能的影響39-40
• 3.3.6 PVDF分離膜對不同分子量聚乙二醇的截留率40-41
• 3.4 膜的表面形貌41-44
• 3.5 膜的熱穩(wěn)定性分析44-45
• 3.6 膜XRD分析45-46
• 3.7 PVDF分離膜化學穩(wěn)定性46-48
• 第4章 結論48-49
• 參考文獻49-53
• 致謝53

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