【摘要】：PVDF具有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)耐性及成膜特性,廣泛運(yùn)用于科學(xué)研究和工業(yè)化過(guò)程,然而PVDF膜的應(yīng)用面臨兩個(gè)主要問(wèn)題,膜抗污染性能和膜可濕性差,親水改性是PVDF膜研究的一個(gè)重要方面。本文從三個(gè)方面進(jìn)行研究,首先制備網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)PVDF膜,提高膜的機(jī)械性能;利用PEI-3000處理PVDF膜,引入胺基,為縮聚提供條件;再利用PEGDE與PEI的縮聚反應(yīng),形成新的截留層,提高膜的抗污染性能及孔徑精度。首先,研究PVDF海綿狀孔的成膜機(jī)制及膜的后處理?xiàng)l件。通過(guò)改變凝膠浴組分研究成膜條件;通過(guò)調(diào)控次氯酸鈉溶液pH、處理溫度、處理時(shí)間和濃度,研究后處理的最佳條件。測(cè)試孔徑大小及通量大小,并對(duì)膜進(jìn)行SEM表征。結(jié)果表明凝膠浴組分是影響膜結(jié)構(gòu)的重要因素,通過(guò)選用氯化鈣作凝膠浴、添加PVP可以消除PVDF膜中指狀孔,當(dāng)凝膠浴氯化鈣含量為25%時(shí),完全形成互通式網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu),膜的平均孔徑為0.1108±0.005μm。次氯酸鈉后處理可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PVP選擇性去除,獲得更高的水通量,次氯酸鈉處理并不會(huì)破壞膜的結(jié)構(gòu)。當(dāng)處理時(shí)間為36h,溫度為25℃,次氯酸鈉濃度為5000ppm和pH=9條件下,膜可以獲得最高的水通量1325.43 L·m-2·h-1。其次,采用PEI對(duì)PVDF膜進(jìn)行處理,研究處理液組分、聚乙烯亞胺分子量和聚乙烯亞胺含量對(duì)膜性能的影響。采用拉曼、SEM、EDS、XPS對(duì)改性前后的膜進(jìn)行表征,測(cè)試膜的通量和孔徑大小。拉曼研究結(jié)果表明氫氧化鈉處理PVDF膜,發(fā)生脫氟化氫反應(yīng),可以得到含碳碳雙鍵的PVDF膜。從EDS和XPS測(cè)試結(jié)果可以得出,采用PEI-3000和氫氧化鈉處理同時(shí)發(fā)生脫氟化氫和邁克爾加成反應(yīng),將N引入PVDF膜,為下一章的進(jìn)行提供條件。SEM電鏡及EDS表明改性前后膜表面及斷面結(jié)構(gòu)沒(méi)有明顯變化,N在改性后成功引入PVDF膜中;XPS結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)氫氧化鈉單獨(dú)改性后,PVDF膜部分被氧化,O含量為7.94%;采用氫氧化鈉和聚乙烯亞胺改性后,膜的O含量上升到8.19%,而N含量從0%上升到5.45%,表明改性是有效的。最后,將引入胺基的PVDF膜浸入一定比例的聚乙二醇二縮水甘油醚(PEGDE)正己烷溶液中,胺基與PEGDE在PVDF膜上發(fā)生縮聚反應(yīng),形成新的截留層,PVDF膜表面引入親水基團(tuán),提高膜的親水性和抗污染性能。XPS和EDS結(jié)果表明改性膜的氧含量上升到13.45%,同時(shí)EDS Maping結(jié)果出現(xiàn)氧元素,也表明交聯(lián)反應(yīng)已發(fā)生。膜的過(guò)氧化氫酶靜態(tài)吸附、動(dòng)態(tài)吸附曲線和膜阻計(jì)算結(jié)果表明,膜的親水性能和抗污染性能得到顯著提高。接觸角從77.5°下降到54.5°,10min后接觸角僅為16.5°。當(dāng)PEI含量大于4g以后,膜的水通量損失率小于40%,通量可恢復(fù)率大于90%。膜阻計(jì)算顯示,經(jīng)過(guò)改性膜運(yùn)行過(guò)程中自身阻力比重增大,污染層阻力減小,膜的抗污染性能得到較為顯著提高。
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：X703

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本文編號(hào)：2538061