【摘要】：近年來,生活污水及工業(yè)廢水的大量排放、海上漏油事故的頻頻發(fā)生,對我們的污水處理能力提出了巨大的挑戰(zhàn)。含油廢水對環(huán)境造成了巨大的危害,如石油漂浮在海面上時,會迅速擴散形成一層不透氣的油膜會阻礙水體的復(fù)氧作用,影響海洋浮游生物生長,破壞海洋生態(tài)平衡。含油污水處理起來也極為困難、效率低、成本高。膜分離具有能耗低、單級分離效率高、過程靈活簡單、環(huán)境污染低、通用性強等優(yōu)點,然而膜的分離效率也會受到膜的抗污染性、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性等內(nèi)在因素及膜組件形式、操作條件等外在因素的限制。本文選用聚偏氟乙烯(PVDF)作為膜的基底材料,在其表面進行智能修飾,以達到理想的油水分離膜所具備的條件,并將其應(yīng)用于油水體系的分離中,考察其抗污染、油水分離等性能。PVDF膜作為一種有機聚合物膜,具有良好的機械性能、耐化學(xué)腐蝕性、耐氧化性等,然而因其表面具有C-F、C-H鍵等非親水性官能團以及一些較為復(fù)雜的氫鍵作用,導(dǎo)致膜呈現(xiàn)疏水、易被污染等性質(zhì)。所以本文首先運用自由基引發(fā)的方法將兩性離子[2-(甲基丙烯�；趸�)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氫氧化銨(SBMA)接枝在了由非溶劑致相(NIPS)法制得的PVDF膜表面,接著將多巴胺,二氧化鈦P25納米顆粒共沉積在完成表面接枝改性的兩性膜中,完成涂覆改性,隨后將膜用于油水分離實驗。實驗結(jié)果表明,在膜表面接枝有大量的含有親水性官能團的兩性離子之后,膜的親水性有所改善,并且水的滲透通量達到了7254.1L±130 L·m~(-2)·h~(-1)·bar~(-1),是純PVDF膜的近7倍。在完成涂覆改性后,水滴在膜表面僅需3s即可達到完全潤濕的狀態(tài)(接觸角為0°),即構(gòu)建了一種超親水、水下超疏油的PVDF膜表面。由于聚多巴胺和二氧化鈦納米顆粒的協(xié)同作用,提高了膜對于油水乳化液的截留率,并且通量恢復(fù)率達到了93.1%,并且在10次循環(huán)之后,通量恢復(fù)率(FRR)仍有85%,體現(xiàn)了膜優(yōu)良的抗污染、油水分離性能以及膜的穩(wěn)定性良好。在前面工作基礎(chǔ)上,將多巴胺涂覆在PVDF膜表面,接著引入聚乙烯亞胺作為中間體,隨后發(fā)生酰胺化反應(yīng)將馬來酸酐接枝于PVDF膜表面,制備了一種具有pH響應(yīng)功能的PVDF膜并將其應(yīng)用于油水分離實驗中。實驗結(jié)果表明,在涂覆改性后,膜展示了優(yōu)異的甲苯乳化液的截留率,為96.6%。在完成最終的改性后,由于膜表面接枝有大量的親水性官能團,水滴在膜表面的初始接觸角下降到了42.3°,并且在第6s時完成完全潤濕,體現(xiàn)了膜的超親水性質(zhì)。隨后將膜進行污染,并通過調(diào)節(jié)pH值對膜進行清洗工作,膜的通量恢復(fù)率達到了92.4%。這是由于一方面接枝在膜表面的改性物鏈末端的羧基基團隨pH值變化產(chǎn)生溶脹效果,破壞了附著在膜表面的污染物結(jié)構(gòu),達到了易清潔的效果;另一方面,隨pH值恢復(fù)中性,溶脹后的羧基基團收縮,恢復(fù)到溶脹前的狀態(tài),不影響膜的再次使用。隨后的實驗將純PVDF膜與改性后的膜進行對比,驗證了膜的pH響應(yīng)效果。
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ051.893

【參考文獻】

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