聚偏氟乙烯(PVDF)是一種兼具氟樹脂和通用樹脂特性的高分子有機聚合物。以其優(yōu)良的耐溫、耐氧、耐侯、耐輻射、耐化學(xué)腐蝕和易成膜等特性而倍受青睞。但PVDF表面自由能低,制備出來的分離膜表面疏水性較高,在分離膜應(yīng)用過程中,易受到污染從而使膜的水通量下降。對膜材料進行改性,增強分離膜的親水性是解決膜污染問題的有效途徑。為提高PVDF超濾膜的親水性,增強其水通量,從而改善膜的抗污染能力,實驗利用具有極強親水性的非離子型表面活性劑OP-10與PVDF溶液共混,采用相轉(zhuǎn)化法流延成膜,制備OP-10改性PVDF高分子板式超濾膜。通過杯式超濾裝置考察表活劑OP-10的含量對改性膜水通量、截留率、孔隙率等性能的影響;利用W-56強度測定儀對膜拉伸強度和斷裂伸張率進行測量;采用接觸角測定儀測得膜與純水的接觸角用以表征膜的親水性的變化;使用傅立葉紅外光譜儀(FT-IR)分析了OP-10組分加入對PVDF晶型的影響;應(yīng)用掃描電鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)觀察了膜的表面孔分布及斷面結(jié)構(gòu)和表面粗糙程度。結(jié)果表明,表面活性劑OP-10的加入沒有改變有機膜的微觀結(jié)構(gòu),改性膜在保持了PVDF超濾膜原有特性的基礎(chǔ)上,純水通量最高增加368.2%,改性膜PVDF5的純水接觸角由改性前的83.52°降至54.67°,親水性明顯提高,孔隙率增加9.28%,改性膜韌性略有提高。改性膜中OP-10的加入量w(OP-10)為1.67%時,膜的性能最好,改性效果最佳。OP-10的加入在改善改性膜的通量和親水性的同時,使其截留率和機械強度都稍有下降。為改進添加OP-10改性效果不足之處,在此基礎(chǔ)上添加納米氧化鋁(Al2O3)、納米二氧化硅(SiO2)和納米二氧化鈦(TiO2),同樣采取相轉(zhuǎn)化法方法制備表面活性劑和納米金屬粒子共同改性PVDF膜。實驗表明:三種納米金屬粒子的添加都不同程度的提高了改性膜的水通量;其中納米氧化鋁粒子的添加與OP-10共同改性的效果最好,PVDF8的純水通量增加至1410.96 L·m-2·h-1,接觸角降至53.14o,截留率提高至97.6%,機械拉伸強度20.5123N,斷裂伸長率7.18%,有效的彌補了因添加表面活性劑OP-10所導(dǎo)致機械強度和截留率的缺陷。為考察改性膜的抗污染能力,實驗采用管式改性膜對油田含油污水進行超濾,并對污染膜進行清洗,結(jié)果表明:經(jīng)超濾膜處理的水中油類含量均小于0.6mg/L,TOC(Total Organic Carbon)去除率均超過95%,COD(Chemical Oxygen Demand)和濁度的去除率均在90%以上,固體懸浮物含量小于0.5mg/L且固體顆粒的粒徑中值小于2μm。改性膜的出水指標(biāo)均高于未改性膜,并且出水的水質(zhì)達(dá)到了油田回注水標(biāo)準(zhǔn)。為考察污染膜經(jīng)清洗后的通量恢復(fù)情況,實驗采取幾種不同類型的化學(xué)藥劑對膜進行清洗。實驗表明:堿性藥劑對膜的清洗效果最好,膜的通量恢復(fù)最明顯,其中以含量為2%的十二烷基苯磺酸鈉溶液的清洗能力最優(yōu),PVDF8膜的通量恢復(fù)率達(dá)95.7%。表面活性劑OP-10和納米金屬粒子共同對PVDF膜改性效果明顯,大幅度提高了改性膜的親水性,提高了PVDF膜的抗污染能力。
【學(xué)位單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TQ051.893

【共引文獻(xiàn)】

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2 萬安然;黃肖容;;疏水性有機膜的親水改性及應(yīng)用研究進展[J];現(xiàn)代化工;2015年07期

本文編號：2818408