【摘要】：膜分離技術(shù)是一種高效、節(jié)能、環(huán)保、分子級過濾的分離新技術(shù),兼有分離、濃縮、純化和精制功能。而分離膜是膜過程的核心,新型高性能超濾膜的開發(fā)對膜技術(shù)應(yīng)用拓展極為重要。超濾是膜分離技術(shù)的一個重要分支,在工業(yè)水處理、制藥、食品加工和生活凈水等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。本文以研制高性能超濾膜為目的,應(yīng)用聚合物、聚苯胺納米復(fù)合材料(PANI-PVP)和二氧化鈦納米材料強化聚醚砜(PES)超濾膜的分離性能。實驗以聚醚砜(PES)為膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)為溶劑,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP-58000)、聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物(Pluronic F127)或乙酸乙烯酯與N-乙烯基吡咯烷酮的共聚物(P(vp-co-va)-50000)為添加劑,采用浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法制備聚醚砜復(fù)合超濾膜,考察添加劑的種類對膜性能的影響。結(jié)果表明,PMMA、PVP、Pluronic F127、P(vp-co-va)為添加劑制備的超濾膜都呈典型的不對稱結(jié)構(gòu)。聚合物添加劑的加入起到了明顯的致孔作用,并改善了膜表面親水性,改性復(fù)合膜的純水通量得到明顯提升,純水通量可提高為PES膜的1.7-4.8倍,且BSA截留率均保持在96.7%以上。實驗采用分散聚合法制備PANI-PVP8000、PANI-PVP58000納米復(fù)合材料,同時還選擇兩種不同粒度的納米二氧化鈦TiO2(5-10 nm)和TiO2(25 nm)作為添加劑。分析比較四種納米材料添加劑對成膜過程、膜結(jié)構(gòu)和膜性能的影響。實驗結(jié)果表明,納米超濾膜的親水性得到改善,其中PES/PANI-PVP8000-0.5膜的接觸角降低至62.5°;改性納米復(fù)合膜的純水通量和BSA溶液通量均有較大提升,且膜對BSA截留率均能達到98.7%以上;改性膜具有更強的抗BSA污染性能。實驗進一步使用P(vp-co-va)/PANI-PVP58000、P(vp-co-va)/TiO2(5-10 nm)、Plu/PANI-PVP58000、Plu/TiO2(5-10 nm)等混合添加劑改性PES超濾膜。通過對改性超濾膜表面結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、選擇透過性能的考察,發(fā)現(xiàn)混合添加納米超濾膜的膜表面親水性得到明顯改善,其中PES/Plu-2.0/PANI-PVP58000-0.5膜表面接觸角為63.1°。在0.20MPa下,聚合物納米材料混合強化超濾膜的純水通量為PES超濾膜的3.4-5.0倍,且對BSA的截留率保持在97.3%以上。
[Abstract]:Membrane separation technology is a new separation technology with high efficiency, energy saving, environmental protection and molecular filtration. It has the functions of separation, concentration, purification and purification. The separation membrane is the core of membrane process. The development of new high performance ultrafiltration membrane is very important to the application of membrane technology. Ultrafiltration is an important branch of membrane separation technology, which plays an important role in industrial water treatment, pharmaceutical, food processing and water purification. In this paper, polymer, Polyaniline nanocomposites (PANI-PVP) and titanium dioxide nanomaterials were used to enhance the separation performance of polyethersulfone (PES) ultrafiltration membrane. Polyethersulfone (PES) was used as the membrane material, and NN- dimethyl acetamide (DMAc) was used as solvent. Polymethyl methacrylate (PMMA),) polyvinylpyrrolidone (PVP-58000), poly (ethylene glycol) -poly (propylene glycol) -polyethylene glycol triblock copolymer (Pluronic F127) or vinyl acetate copolymer (P (vp-co-va) -50000) were used as additives. The polyether sulfone composite ultrafiltration membrane was prepared by immersion precipitation phase inversion method. The results showed that the ultrafiltration membranes prepared with PMMA,PVP,Pluronic F127 P (vp-co-va) as additives all showed a typical asymmetric structure. The addition of polymer additive can obviously induce pore and improve the hydrophilicity of the membrane surface. The pure water flux of the modified composite membrane is obviously increased, and the pure water flux can be increased by 1.7-4.8 times of that of the PES membrane, and the rejection rate of BSA is above 96.7%. PANI-PVP8000,PANI-PVP58000 nanocomposites were prepared by dispersion polymerization. Two kinds of nano-TiO _ 2 TiO2 (5-10 nm) and TiO2 (25 nm) were used as additives. The effects of four nano-materials additives on the film formation process, membrane structure and membrane properties were analyzed and compared. The results showed that the hydrophilicity of nanofiltration membrane was improved, the contact angle of PES/PANI-PVP8000-0.5 membrane was reduced to 62.5 擄, the pure water flux and BSA solution flux of modified nano-composite membrane were greatly improved, and the membrane rejection rate of BSA was above 98.7%. The modified membrane has stronger resistance to BSA pollution. The PES ultrafiltration membrane was further modified by P (vp-co-va) / PANI-PVP58000,P (vp-co-va) / TiO2 (5-10 nm), Plu/PANI-PVP58000,Plu/TiO2 (5-10 nm). By investigating the surface structure and properties of the modified ultrafiltration membrane, it was found that the surface hydrophilicity of the modified ultrafiltration membrane was obviously improved by adding nano-nano ultrafiltration membrane, and the surface contact angle of the PES/Plu-2.0/PANI-PVP58000-0.5 membrane was 63.1 擄. Under 0.20MPa, the pure water flux of polymer nanomaterials mixed enhanced ultrafiltration membrane was 3.4-5.0 times of that of PES ultrafiltration membrane, and the rejection rate of BSA was over 97.3%.
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(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：2277714