【摘要】：聚偏氟乙烯(PVDF)是當(dāng)今應(yīng)用非常廣泛的膜分離材料之一。然而,PVDF膜也存在許多問題,如本身的疏水性特質(zhì)使其抗污染能力受到了限制。同時(shí),大多數(shù)濕法制備的PVDF膜基本都是指狀孔結(jié)構(gòu),造成其截留率、機(jī)械性能和使用壽命等方面都無法完全勝任更嚴(yán)苛的水處理需求。氧化石墨烯(GO)是當(dāng)今化學(xué)界熱門的多功能材料,在多種領(lǐng)域都得到了廣泛的研究和應(yīng)用。在本研究中,利用其高親水性和溶液顯高粘度等特點(diǎn),可以使其在膜改性上發(fā)揮巨大的作用。為了改進(jìn)膜的微結(jié)構(gòu),本研究采用相轉(zhuǎn)化法、GO溶液作為凝固浴制備了PVDF/GO改性超濾膜,并對(duì)其親水性、純水通量、蛋白質(zhì)截留率、孔隙率、孔徑、機(jī)械強(qiáng)度和抗污染性能進(jìn)行了表征。以上表征結(jié)果顯示,GO溶液作為凝固浴,使膜的機(jī)能得到了有效的提升。并對(duì)各樣品中最佳性能的膜進(jìn)行水質(zhì)BOD、COD和去色性能的測(cè)試,以此來凸顯GO凝固浴改性后的海綿狀孔PVDF膜在性能上的提高。本研究中,采用掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)對(duì)膜的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。從膜的截面SEM可以清楚地看見,改性后的膜從原本的指狀孔結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成了致密的海綿狀孔結(jié)構(gòu)。同時(shí),改性后的膜表面變得更加光滑和均勻。采用FTIR分析GO凝固浴中制備的PVDF膜材料表面,發(fā)現(xiàn)膜表面親水性含氧官能團(tuán)含量增加,親水性得到改善。采用XRD分析,發(fā)現(xiàn)膜晶格并沒有發(fā)生改變,由此判斷在GO凝固浴中,PVDF膜中親水性物質(zhì)發(fā)生了向膜表面的物理遷移,而非化學(xué)反應(yīng)。采用濁點(diǎn)滴定法測(cè)定鑄膜液體系的三相圖,分析了鑄膜液在成膜過程中的熱力學(xué)影響,進(jìn)一步解釋相轉(zhuǎn)化速率快慢的影響因素。研究結(jié)果表明:相轉(zhuǎn)化速率決定了膜微結(jié)構(gòu)形態(tài),在經(jīng)過瞬時(shí)分相后,膜一般為指狀孔結(jié)構(gòu);而經(jīng)過延時(shí)分相后,膜一般為海綿狀孔結(jié)構(gòu)。而非溶劑的粘度影響了相轉(zhuǎn)化速率,粘度越大,凝固浴中水自由遷移的速度就越慢,便越難以分相,從而相轉(zhuǎn)化速率越慢,最終膜逐漸從指狀孔改性成了海綿狀孔。
【圖文】：

圖 1.1 超濾膜分離原理超濾膜是最先研究出的高聚物分離膜之一[63,64]，在 60 年代超濾膜就實(shí)現(xiàn)了濾膜過程的特點(diǎn)如下[65,66]：（1）在沒有相變的條件下進(jìn)行使用，，對(duì)溫度、pH、離子強(qiáng)度敏感的生物系

常見指狀孔膜截面形態(tài)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ051.893

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本文編號(hào)：2635531