發(fā)布時(shí)間：2017-04-16 17:27

  本文關(guān)鍵詞：PTFE平板膜的親水改性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：膜分離是一種環(huán)保、低耗的物理分離方法,近年來被廣泛應(yīng)用于污水處理、氣體除塵等諸多領(lǐng)域。聚四氟乙烯(PTFE)膜材料由于其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)而具有耐酸、耐堿、耐高低溫等優(yōu)點(diǎn),可適應(yīng)于各種過濾環(huán)境。但是,由于PTFE膜材料的表面張力低,膜材料的疏水性極強(qiáng),這導(dǎo)致PTFE膜材料無法被應(yīng)用于水性液體的分離過濾,因此對(duì)PTFE膜材料進(jìn)行親水改性已成為膜分離學(xué)科的重要課題。本文在學(xué)習(xí)現(xiàn)有的對(duì)PTFE膜材料親水改性研究的基礎(chǔ)上,根據(jù)PTFE平板微濾膜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),提出在不破壞PTFE膜材料的前提下,采用物理包覆的方法將親水劑均勻包纏在PTFE平板膜的原纖上,再通過交聯(lián)工藝使親水劑與PTFE原纖之間牢固纏結(jié),以達(dá)到在PTFE膜表面引入親水基團(tuán)的目的,賦予PTFE平板膜持久穩(wěn)定的親水性能。通過SEM、FTIR、壓汞儀、孔徑分析儀、表面接觸角儀等研究膜材料的表面形貌、化學(xué)結(jié)構(gòu)、膜孔結(jié)構(gòu)、親水性能等。使用自制的錯(cuò)流裝置測定了改性PTFE平板膜的過濾性能和抗蛋白污染性。主要研究內(nèi)容如下:(1)將聚醋酸乙烯酯(PVAc)溶于無水乙醇,調(diào)節(jié)溶液p H并控制醇解時(shí)間使PVAc部分醇解而不從乙醇中析出,加入戊二醛(GA)作為交聯(lián)劑、聚乙烯醇-1000(PEG-1000)作為致孔劑,以此為親水劑。將制得的親水劑均勻涂覆于PTFE平板膜表面,烘干;再將膜浸沒于純水中,調(diào)節(jié)溶液pH使其水解,使粘附在PTFE膜表面上的未被醇解的酯基進(jìn)一步水解為羥基(-OH)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:PTFE原膜孔徑分布均勻,孔隙率高,具有清晰的“膜纖-膜孔”結(jié)構(gòu);經(jīng)過親水劑涂覆改性后,平板膜的孔徑變小,孔隙率降低。隨著PVAc濃度的增加,膜孔徑、孔隙率和表面接觸角均減小,純水通量先增加后減小;GA交聯(lián)PVAc鏈段上的-OH能提高親水劑在PTFE膜纖上的結(jié)合牢度。最佳親水實(shí)驗(yàn)條件為:PVAc濃度45 g·L-1,醇解時(shí)間30 min,GA濃度6 g·L-1,PEG濃度30 g·L-1,水解時(shí)間150 min。改性膜表面含有-OH;平板膜的表面水接觸角由135.6°下降為58.7°;改性膜的初始純水通量為272.1 kg·m-2·h-1,具有較好的親水持久性;對(duì)陶瓷切割廢水的濁度去除率為99.55%;親水膜能有效降低牛血清蛋白對(duì)PTFE平板膜的污染。(2)將醋酸乙烯酯-馬來酸酐共聚物(PMV)溶于無水乙醇,調(diào)節(jié)溶液pH使其充分醇解,加入GA作為交聯(lián)劑、PEG-1000作為致孔劑,以此為親水劑并均勻涂覆在PTFE平板膜表面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:未改性的PTFE平板膜具有清晰的“膜纖-膜孔”結(jié)構(gòu),膜孔分布均勻,孔隙率較高;親水改性后,PTFE平板膜的膜纖變粗,節(jié)點(diǎn)增大,膜孔變小,局部出現(xiàn)親水劑堆積的現(xiàn)象。隨著PMV濃度的增加,改性膜的孔徑、孔隙率和接觸角均減小,純水通量先增加后減小;GA與醇解PMV得到的-OH交聯(lián)可以提高親水劑與PTFE平板膜膜纖結(jié)合的牢度。最佳實(shí)驗(yàn)條件為:PMV濃度20 g·L-1,醇解時(shí)間120 min,GA濃度9 g·L-1,PEG濃度40 g·L-1。改性膜表面含有-OH、-COOH等親水基團(tuán);平板膜的表面水接觸角由135.2°下降為61.5°;親水膜的初始純水通量為260 kg·m-2·h-1;改性膜具有較好的親水持久性;對(duì)陶瓷切割廢水的濁度去除率為98.53%;制得的親水膜能有效減少牛血清蛋白對(duì)PTFE平板膜的污染。
【關(guān)鍵詞】：聚四氟乙烯平板膜 醇解 水解 交聯(lián) 親水改性
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ051.893
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 膜分離技術(shù)的發(fā)展11
• 1.2 膜材料的定義及膜分離技術(shù)的特點(diǎn)11-12
• 1.3 膜材料的分類12
• 1.4 PTFE膜材料12-14
• 1.4.1 PTFE的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)12-13
• 1.4.2 PTFE膜材料的種類13-14
• 1.4.3 PTFE平板微濾膜14
• 1.5 PTFE微孔膜的改性方法14-17
• 1.5.1 填充改性15
• 1.5.2 表面化學(xué)改性15-16
• 1.5.3 硅酸活化法16
• 1.5.4 力學(xué)處理法16
• 1.5.5 等離子體處理法16
• 1.5.6 激光改性法16-17
• 1.6 本課題的提出及意義17-19
• 1.6.1 課題意義17
• 1.6.2 本文研究方法17-19
• 第2章 PVAc“醇解-水解”法親水改性PTFE微濾膜19-35
• 2.1 引言19-20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分20-24
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑20
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器20-21
• 2.2.3“醇解-水解”PVAc制備PTFE親水膜21
• 2.2.4 SEM21
• 2.2.5 FTIR21-22
• 2.2.6 靜態(tài)水接觸角22
• 2.2.7 膜孔結(jié)構(gòu)的測定22
• 2.2.8 純水通量和親水持久性測試22-23
• 2.2.9 抗蛋白吸附性測試23-24
• 2.3 結(jié)果與討論24-34
• 2.3.1 SEM分析24
• 2.3.2 FTIR分析24-26
• 2.3.3 PVAc濃度對(duì)改性膜結(jié)構(gòu)和性能的影響26-27
• 2.3.4 PVAc醇解時(shí)間對(duì)改性膜結(jié)構(gòu)和性能的影響27-28
• 2.3.5 GA濃度對(duì)改性膜水通量的影響28-29
• 2.3.6 PEG濃度對(duì)改性膜結(jié)構(gòu)和性能的影響29-30
• 2.3.7 NaOH水解時(shí)間對(duì)改性膜膜接觸角和水通量的影響30-31
• 2.3.8 改性膜的親水持久性31-32
• 2.3.9 改性膜的抗蛋白污染性32-33
• 2.3.10改性膜對(duì)陶瓷切割廢水的濁度去除率33
• 2.3.11改性膜的連續(xù)微濾性能33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第3章 PMV醇解法親水改性PTFE微濾膜35-49
• 3.1 引言35-36
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分36-39
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑36
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器36
• 3.2.3 醇解PMV親水改性PTFE微濾膜36-37
• 3.2.4 SEM37
• 3.2.5 FTIR37
• 3.2.6 靜態(tài)水接觸角37
• 3.2.7 膜孔結(jié)構(gòu)的測定37
• 3.2.8 純水通量和親水持久性測試37-38
• 3.2.9 抗蛋白吸附性測試38-39
• 3.3 結(jié)果與討論39-48
• 3.3.1 SEM分析39
• 3.3.2 FTIR分析39-41
• 3.3.3 PMV 濃度對(duì) PTFE 改性膜的結(jié)構(gòu)和性能的影響41-42
• 3.3.4 PMV醇解時(shí)間對(duì)PTFE改性膜的結(jié)構(gòu)和性能的影響42-43
• 3.3.5 GA濃度對(duì)PTFE改性膜的結(jié)構(gòu)和性能的影響43-44
• 3.3.6 PEG濃度對(duì)PTFE改性膜的結(jié)構(gòu)和性能的影響44-46
• 3.3.7 改性膜的親水持久性46
• 3.3.8 改性膜的抗蛋白污染性46-47
• 3.3.9 改性膜對(duì)陶瓷切割廢水的濁度去除率47
• 3.3.10 改性膜的連續(xù)微濾性能47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第4章 結(jié)論與展望49-51
• 4.1 結(jié)論49-50
• 4.2 展望50-51
• 參考文獻(xiàn)51-57
• 碩士期間發(fā)表論文情況57-58
• 致謝58

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