隨著水資源短缺,水污染問題日益嚴重及水質(zhì)標準逐漸提高的形勢下,超濾技術(shù)因為具有分離效率高、消耗能量低、工藝簡單、無需投加其他添加劑等諸多優(yōu)點越來越受到重視。但是膜污染和膜壽命是超濾技術(shù)面臨的兩個主要問題,嚴重制約其推廣應(yīng)用。因此,本文采用共混改性方法,在鑄膜液中添加兩親接枝共聚物PVDF-g-PEGMA和碳納米管來改善PVDF超濾膜的親水性能,提高膜的抗污染性和通量。首先,采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(Atomic Transfer Radical Polymerization,簡稱ATRP)的方法合成兩親接枝共聚物PVDF-g-PEGMA。通過相轉(zhuǎn)化法,將PVDF與該接枝共聚物共混制備超濾膜,并借助電鏡掃描儀(SEM)來觀察膜形態(tài);借助接觸角儀測定其接觸角;通過傅里葉紅外光譜儀來分析膜的結(jié)構(gòu)變化,揭示膜親水性能的本質(zhì);采用水通量裝置測其通量、污染通量。通過通量恢復(fù)率、截留率和牛血清蛋白吸附量等指標的計算,分析膜性能。PVDF-g-PEGMA/PVDF共混超濾膜的純水通量為1382L/(m2·h),接觸角為63.4℃,BSA吸附量為45.25μg/cm2。PVDF-g-PEGMA/PVDF共混超濾膜處理TOC濃度為13.26mg/L海藻酸鈉水時,TOC的去除率為80.2%,通量為448L/(m2·h),清洗后的純水通量為1112L/(m2·h),通量恢復(fù)率為80.4%。其次,在制備PVDF-g-PEGMA/PVDF膜的鑄膜液中分別投加為0.00g、0.01g、0.02g和0.05g碳納米管,重量比分別為0.00%、0.02%、0.04%和0.1%,研究碳納米管對膜性能的影響。借助電鏡掃描儀(SEM)觀察膜形態(tài);借助接觸角儀和傅里葉紅外光譜儀,研究碳納米管對膜親水性能的影響;通過通量、污染通量、通量恢復(fù)率、牛血清蛋白吸附量的測試,研究碳納米管對膜通量和抗污染性能的影響。結(jié)果顯示,投加不含官能團的碳納米管對膜性能的影響不大,但對比投加四種重量比的膜,投加0.04wt.%碳納米管所制備的超濾膜性能較好。PVDF-g-PEGMA/PVDF/0.04wt.%碳納米管共混超濾膜的純水通量為1394L/(m2·h),接觸角為 62.6°,BSA 吸附量為 31μg/cm2。用 PVDF-g-PEGMA/PVDF/不同重量比碳納米管共混超濾膜處理TOC濃度為13.26mg/L海藻酸鈉水時,PVDF-g-PEGMA/PVDF/0.04wt.%碳納米管共混超濾膜TOC的去除率為80.7%,通量為647L/(m2·h),清洗后的純水通量為1125L/(cm2·h),通量恢復(fù)率為80.7%。然后,在制備PVDF-g-PEGMA/PVDF膜的鑄膜液中分別投加含氨基、氧基、羥基、羧基四種官能團的碳納米管和不含官能團的碳納米管,研究不同官能團的碳納米管對膜性能的影響。借助電鏡掃描儀(SEM)來觀察膜形態(tài);借助接觸角儀和傅里葉紅外光譜儀,研究不同官能團的碳納米管對膜親水性能的影響;采用水通量裝置測其通量、污染通量。通過通量恢復(fù)率、截留率和牛血清蛋白吸附量等指標的計算對膜的性能進行分析。結(jié)果顯示,純水通量為含羥基官能團的碳納米管含羧基官能團的碳納米管含氧基官能團的碳納米管含氨基官能團的碳納米管無官能團的碳納米管;接觸角為含羥基官能團的碳納米管含羧基官能團的碳納米管無官能團的碳納米管含氧基官能團的碳納米管含氨基官能團的碳納米管;BSA吸附量為含羥基官能團的碳納米管含羧基官能團的碳納米管無官能團的碳納米管含氧基官能團的碳納米管含氨基官能團的碳納米管。利用PVDF-g-PEGMA/PVDF/不同官能團碳納米管共混超濾膜處理TOC濃度為13.26mg/L海藻酸鈉水時,TOC的去除率為含羥基官能團的碳納米管含羧基官能團的碳納米管含氧基官能團的碳納米管含氨基官能團的碳納米管無官能團的碳納米管;通量恢復(fù)率按大小排序為含羥基官能團的碳納米管含氧基官能團的碳納米管含氨基官能團的碳納米管含羧基官能團的碳納米管無官能團的碳納米管。最后,分別用含羥基官能團的碳納米管共混超濾膜和不含碳納米管的共混超濾膜處理學(xué)校人工湖湖水,湖水中SS為234mg/L、濁度為4.72NTU、CODcr為34.67mg/L、高錳酸鹽指數(shù)為18.624mg/L、UV254為0.054、氨氮為1.05。兩種膜處理后通量恢復(fù)率分別為93.8%和 87%。
【學(xué)位單位】：沈陽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ051.893;TU991.2
【部分圖文】：

聚偏氟乙�。ǎ校铮欤觯椋睿欤椋洌澹睿澹妫欤酰铮颍椋洌�；簡稱ＰＶＤＦ），１９４４年由Ｔ．Ａ，Ｆｏｒｄ等人制得，美逡逑國Ｐｅｎｎｗａｌｔ公司在１９６０年首先將其商品化［３９］。ＰＶＤＦ是偏氟乙烯聚合物，為白色結(jié)晶狀逡逑［４（Ｍ３】，它的結(jié)構(gòu)式如圖１．２所示。結(jié)晶度為６０％—８０％，含氟量為５９％，密度為１．７５？逡逑１．７８ｇ／ｃｍ３0逡逑Ｈ邐Ｆ逡逑ｆ邐Ｉ邐Ｉ邐１逡逑邐ｃ—ｃ邐逡逑Ｌ邐｜邐｜」ｎ逡逑Ｈ邐Ｆ逡逑圖１．２邋ＰＶＤＦ結(jié)構(gòu)式逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋ＰＶＤＦ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑聚偏氟乙烯具有優(yōu)良的機械性能、耐熱性、抗輻射性及穩(wěn)定的化學(xué)性等優(yōu)點，（ｉ）機械逡逑性能良好，拉伸強度可高達５００ｋｇ／ｃｍ３，并且耐沖擊、耐磨；（２）耐熱性好，脆化溫度為－６２°Ｃ，逡逑玻璃化溫度為３９０°Ｃ，熔點為１７０°Ｃ，熱分解溫度高達３１６°Ｃ，因而它可在－４０－１５０°Ｃ的溫逡逑度下被長期使用。（３）耐輻射性強，耐老化性能和抗紫外線能力優(yōu)異，對波長２０００？４０００Ａ逡逑的紫外線輻照穩(wěn)定。（４）化學(xué)穩(wěn)定性良好，在室溫條件下不會被酸、堿、強氧化劑和鹵素腐逡逑蝕，對脂肪烴、芳香烴、醛、醇等有機溶劑穩(wěn)定，只有發(fā)煙硫酸、強堿、醚、酮等可以使逡逑它形成膠狀液或部分溶解，二甲基乙酰胺（ＤＭＡｃ）、強極性溶劑Ｎ－甲基毗咯烷酮（ＮＭＰ）、逡逑二甲基亞砜等也能夠使它溶解或者形成膠狀液［４４］。這些突出的特點使得ＰＶＤＦ成為一種理逡逑想的分離膜材料

第二章試驗裝置與分析方法逡逑２．１試驗裝置逡逑圖２．１為刮膜機。將鑄膜液沿刮刀均勻的倒在玻璃板上，啟動刮膜機進行刮膜。逡逑扁逡逑卞．４＾—ｗ邋．．．邋“廣

本文編號：2827372