PVDF微孔膜的疏水改性及其膜蒸馏分离性能

发布时间：2016-12-19 14:07

  本文关键词：PVDF微孔膜的疏水改性及其膜蒸馏分离性能，由笔耕文化传播整理发布。

《北京理工大学》 2015年

PVDF微孔膜的疏水改性及其膜蒸馏分离性能

徐万塔  

【摘要】：膜蒸馏技术的开发应用可为化工厂的废物、废热利用，以及解决淡水资源紧张提供简单而有效的方法。最近20年膜蒸馏越来越受到关注，但膜材料的稀缺和昂贵制约着它的发展，聚偏氟乙烯（PVDF）是目前非常受欢迎的一种膜材料，疏水性好、化学稳定性高，并能溶于有机极性溶剂，因此可以采用相转化法制备成膜。但制膜过程中水溶性高分子添加剂会残留于膜中，这会降低膜疏水性。本文针对PVDF超滤膜疏水性不足，采用表面接枝降低表面自由能和提高表面粗糙度以提高膜的疏水性。 首先，采用本研究组研发的远程动态低温（LDDLT）Ar等离子体技术，对PVDF膜表面进行活化，使膜表面产生过氧基团和活性自由基，在空气中暴露后形成羟基，为硅烷偶联剂的接枝提供反应活性基团。同时，通过适当的等离子体刻蚀作用，增大膜表面孔径，提高孔隙率，有利于提高膜的渗透通量。并探索等离子体照射时间对膜表面结构和孔径尺寸的影响。 然后，以正辛基三乙氧基硅烷（OcTES）为疏水单体，在等离子体照射过的膜表面接枝修饰，考察pH值、OcTES浓度、热处理温度对改性效果的影响。在优化后的接枝条件下，再往OcTES溶液中添加疏水纳米SiO2粒子（R974），，来提高膜表面的粗糙度，从而提高膜的水接触角，考察纳米粒子的添加量对膜性能的影响。 此外，对改性前后的膜进行扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、水接触角（WCA）、孔径分布和接枝率（DG）表征，分析PVDF膜改性前后表面形态、化学组成、疏水性和孔径尺寸的变化情况。分析结果显示，用硅烷偶联剂改性后的膜，接触角从70.1°增加到121.0°，平均孔径从25nm扩大到140nm。 进一步地，用5%的乙醇水作原料，对PVDF膜进行真空膜蒸馏性能测试。评测结果显示，硅烷偶联剂改性的PVDF膜其膜蒸馏性能提高显著，不仅分离因子从原膜的4.94提高到8.50，而且渗透通量也从原膜的3.19kg·m-2·h-1提高到5.39kg·m-2·h-1。经过纳米颗粒改性后的PVDF膜，孔径随着SiO2添加量的增加而有所减小，表面粗糙度提高，水接触角可达到153°，从而赋予膜超疏水性能，尽管通量上相对于原膜略有下降，但是分离因子进一步提高，达到了9.42。 综上所述，本文研究的膜疏水改性工艺简便灵活，改性过程经济而环保，改性效果明显，这对PVDF膜更好地应用于膜蒸馏具有重要的指导意义。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 贠延滨,李平,王艳辉,马润宇;膜蒸馏浓缩青霉素水溶液的实验研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2002年05期

2 罗正鸿;何腾云;蔺存国;戴李宗;;低表面能聚合物的聚合进展[J];高分子通报;2007年09期

3 武晖;;低温等离子体处理对PET膜性能的影响[J];纺织高校基础科学学报;2012年02期

4 李梅生;赵之平;王明兴;;聚乙烯中空纤维膜组件整体远程动态等离子体流活化-诱导接枝丙烯酸[J];高等学校化学学报;2014年04期

5 余立新,刘茂林,蒋维钧;膜蒸馏的研究现状及发展方向[J];化工进展;1991年03期

6 杨岳;黄碧纯;叶代启;;低温等离子体对多孔材料的表面改性研究进展[J];化工进展;2008年11期

7 李永清,郑淑贞;有机硅低表面能海洋防污涂料的合成及应用研究[J];化工新型材料;2003年07期

8 王婷;唐娜;王学魁;;真空膜蒸馏方法处理高盐印染中间体废水研究[J];盐业与化工;2011年02期

9 王飞;韦奇;王艳丽;于春晓;钟振兴;李群艳;聂祚仁;;碳氟基团修饰的疏水微孔二氧化硅膜的制备与表征[J];化学学报;2008年01期

10 赵丝丝;相波;王作华;李义久;;添加剂对PVDF膜结构和性能的影响[J];化学研究与应用;2010年12期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 薛淑静;程薇;关健;熊光权;;膜集成技术在浓缩果汁中的应用研究进展[J];安徽农业科学;2008年30期

2 侯得印;王军;王宝强;孙项城;栾兆坤;任晓晶;;PVDF疏水膜的制备及其在苦咸水脱盐中的应用[J];北京大学学报(自然科学版);2010年03期

3 吴梨;赵伟;杨瑞金;;从枇杷叶中分离提取熊果酸的研究进展[J];北京工商大学学报(自然科学版);2011年06期

4 王启军,何国庆;膜技术及其在果蔬加工中的应用[J];保鲜与加工;2001年03期

5 韩永生;郝利荣;郭利春;;聚四氟乙烯、硅油共同改性聚苯乙烯包装材料的研究[J];包装工程;2010年03期

6 项小敏;吴宝虎;徐耀;;单分散氟烷基改性双疏SiO_2球的制备[J];材料科学与工程学报;2010年05期

7 罗正鸿;洪顺利;何腾云;;低表面能海洋防污涂料的配方复配[J];材料开发与应用;2006年06期

8 吴云枫;孟月东;舒兴胜;;扩散等离子体法增强聚丙烯非织造布亲水性研究[J];产业用纺织品;2009年09期

9 潘艳秋;余雅兰;徐夫臣;王同华;;真空膜蒸馏NaCl水溶液脱盐过程模拟研究[J];大连理工大学学报;2010年03期

10 易辉;查宜萍;何慧雯;;防覆冰涂覆材料的应用分析与研究[J];电力设备;2008年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 杨座国;刘典;;真空膜蒸馏过程的模拟研究[A];上海市化学化工学会2011年度学术年会论文集[C];2011年

2 赵晶;武春瑞;吕晓龙;;真空膜蒸馏盐水淡化处理实验研究[A];第三届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2007年

3 吴刚;武春瑞;吕晓龙;;聚偏氟乙烯中空纤维膜蒸馏性能初步研究[A];第三届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2007年

4 范彬;杨庆峰;纪仲光;朱高英;;减压膜蒸馏中中空纤维膜面温度和传质系数的确定[A];2010年膜法市政水处理技术研讨会论文集[C];2010年

5 陶加法;崔盼;刘秀生;刘兰轩;;长效低表面能涂层的制备及性能研究[A];高性能防腐蚀涂装及表面保护技术的应用与发展——第16届全国表面保护技术交流会论文集[C];2011年

6 刘安军;李娜;温彦跃;汤亚东;;膜蒸馏操作温度及能量分析研究[A];第四届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2010年

7 韩怀远;高启君;吕晓龙;武春瑞;贾悦;王暄;陈华艳;;封闭式热泵循环的真空膜蒸馏过程研究[A];第四届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2010年

8 唐娜;马敬环;刘家祺;李俊台;;热致相分离聚丙烯平板微孔膜膜蒸馏海水淡化研究[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年

9 吴莉莉;李昕;赵之平;;超声波强化膜蒸馏研究进展[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集（上）[C];2009年

10 郭立玮;;中药制药工业战略转型升级的重大技术及关键问题与对策[A];第五届全国医药行业膜分离技术应用研讨会论文集[C];2012年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王强;基于有机硅低表面能防污涂料的合成及其防污应用性能研究[D];中国海洋大学;2010年

2 丛巍巍;含辣素衍生结构单体及其聚合物的合成与海洋防污性能研究[D];中国海洋大学;2011年

3 陈冰冰;中空纤维膜组件膜蒸馏过程的数值模拟研究[D];浙江工业大学;2010年

4 高宇;疏水疏油含氟硅聚合物的制备及其在棉织物上的应用[D];东华大学;2011年

5 杜军;减压膜蒸馏及其分离含铬溶液的研究[D];重庆大学;2002年

6 张永波;苦咸水淡化用聚偏氟乙烯微孔蒸馏膜的研制[D];天津工业大学;2002年

7 钟世安;天然酯型儿茶素的色谱分离行为、结构表征及其生物活性研究[D];中南大学;2002年

8 唐建军;减压膜蒸馏应用于稀土冶金资源综合回收的研究[D];中南大学;2002年

9 张浩勤;新型复合荷电纳滤膜/镶嵌膜的制备、表征与传递机理研究[D];郑州大学;2005年

10 杨振生;热致相分离法iPP中空纤维微孔膜及其形态结构研究[D];天津大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 吴树青;猕猴桃冷冻破壁离心取汁工艺的研究[D];安徽农业大学;2010年

2 牛快快;高浓度含氯工业废水脱氯处理工艺研究[D];昆明理工大学;2009年

3 夏露;利用甲醇废水制备细菌纤维素的研究[D];东华大学;2010年

4 李伟娇;膜蒸馏浓缩过氧化氢溶液的研究[D];大连理工大学;2011年

5 邱武高;有机硅海洋防污涂层研究[D];大连海事大学;2011年

6 李超;金属表面微纳结构的电化学制备与仿生超疏水性能的研究[D];湖南师范大学;2011年

7 王志刚;木薯酒精废水处理及剩余污泥减量化的研究[D];华南理工大学;2011年

8 王倩;几种金属表面纳米粗糙结构的制备及其超疏水性能[D];天津理工大学;2011年

9 赵培艳;纳米钛复合氟树脂防腐涂料的制备及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

10 段作山;PVDF中空纤维膜萃取处理煤气化含酚废水[D];哈尔滨工业大学;2010年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 阎建民,马润宇;用减压膜蒸馏测定对流传热系数的研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2000年02期

2 邱春阳;张克铮;;溶胶-凝胶法制备二氧化硅无机膜的实验研究[J];玻璃与搪瓷;2006年02期

3 裴丽霞;张立志;;氯化锂对聚偏氟乙烯多孔膜的亲水改性(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2010年02期

4 李晓;陆晓峰;施柳青;段伟;刘光全;;γ射线共辐照接枝聚偏氟乙烯超滤膜表面亲水性研究[J];辐射研究与辐射工艺学报;2007年02期

5 李娜娜;肖长发;;凝固条件对PVDF/PVA共混中空纤维膜结构及性能的影响[J];纺织学报;2009年10期

6 邹盛欧;;渗透蒸发法膜分离新技术[J];广东化工;1987年02期

7 于海军;曹义鸣;康国栋;周美青;刘健辉;袁权;;紫外接枝聚合聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯制备抗污染聚砜超滤膜[J];高等学校化学学报;2010年12期

8 左丹英;徐卫林;徐又一;;溶剂对PVDF铸膜液相转化和微孔膜皮-亚两层结构的不同影响[J];高分子学报;2008年06期

9 杨超,邱高;等离子体表面技术和在有机材料改性应用中的新进展[J];高分子材料科学与工程;2001年06期

10 杨健;王晓琳;;聚丙烯微孔膜亲水化研究进展[J];高分子材料科学与工程;2006年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 赫明佳;无机粉体改性PVDF超滤膜制备及膜污染机理的研究[D];东北林业大学;2009年

2 刘小芬;相转化法制备改性聚偏氟乙烯（PVDF）多孔膜的研究[D];浙江大学;2009年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王许云;张林;陈欢林;;膜蒸馏技术最新研究现状及进展[J];化工进展;2007年02期

2 环国兰;杜启云;王薇;;膜蒸馏技术研究现状[J];天津工业大学学报;2009年04期

3 林振景;陈婧;郑辉;李志伟;;真空膜蒸馏技术在水处理中的应用进展[J];广州化工;2011年04期

4 吕建国;;国内膜蒸馏技术应用现状[J];甘肃科技;2012年19期

5 卫永第 ,安占元 ,赵宗建 ,吴庸烈;膜蒸馏前后刷参水化学成分的研究[J];日用化学工业;1987年05期

6 仉琦;范润卿;张秀芝;胡振;;膜蒸馏[J];水处理技术;1987年05期

7 申龙;高瑞昶;;膜蒸馏技术最新研究应用进展[J];化工进展;2014年02期

8 阎建民,袁其朋,马润宇;气隙式膜蒸馏传递过程的研究[J];高校化学工程学报;2000年02期

9 李凭力,郑峰,任延,王世昌;低温膜蒸馏及其过程模拟[J];化学工程;2000年01期

10 阎建民,贠延滨,马润宇;膜蒸馏过程中的膜污染研究[J];膜科学与技术;2001年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 吕晓龙;;膜蒸馏过程探讨[A];第四届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2010年

2 余献国;;膜蒸馏应用领域与材料及设备集成化研究[A];第四届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2010年

3 吴莉莉;李昕;赵之平;;超声波强化膜蒸馏研究进展[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集（上）[C];2009年

4 杨座国;刘典;;真空膜蒸馏过程的模拟研究[A];上海市化学化工学会2011年度学术年会论文集[C];2011年

5 吴庸烈;;膜蒸馏技术及其应用进展[A];中国膜科学与技术报告会论文集[C];2003年

6 纪仲光;王军;侯得印;尹子飞;;微波辅助真空膜蒸馏试验研究[A];第四届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2010年

7 韩怀远;高启君;吕晓龙;武春瑞;贾悦;王暄;陈华艳;;封闭式热泵循环的真空膜蒸馏过程研究[A];第四届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2010年

8 吕晓龙;武春瑞;高启君;陈华艳;贾悦;王暄;;膜蒸馏技术进展[A];第五届全国医药行业膜分离技术应用研讨会论文集[C];2012年

9 潘林梅;郭立玮;;膜蒸馏技术在中药提取液浓缩工序中的应用问题探讨[A];第五届全国医药行业膜分离技术应用研讨会论文集[C];2012年

10 吕晓龙;;膜蒸馏技术应用研究[A];第四届全国膜分离技术在冶金工业中应用研讨会论文集[C];2014年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 田瑞;高通量空气隙膜蒸馏系统的机理及应用研究[D];内蒙古工业大学;2008年

2 杜军;减压膜蒸馏及其分离含铬溶液的研究[D];重庆大学;2002年

3 王宏涛;错流式减压膜蒸馏过程分析及组件放大特性研究[D];天津大学;2012年

4 唐建军;减压膜蒸馏应用于稀土冶金资源综合回收的研究[D];中南大学;2002年

5 贠延滨;聚偏氟乙烯疏水微孔膜的研制及膜蒸馏机理研究[D];北京化工大学;2002年

6 阎建民;膜蒸馏的传递机理及膜组件优化研究[D];北京化工大学;2000年

7 游文婷;真空膜蒸馏—结晶耦合过程处理模拟高含铵盐废水的研究[D];华东理工大学;2014年

8 丁忠伟;膜蒸馏的膜组件性能及动态过程研究[D];北京化工大学;2001年

9 陈冰冰;中空纤维膜组件膜蒸馏过程的数值模拟研究[D];浙江工业大学;2010年

10 姚坤;木质纤维素水热预处理及连续效膜蒸馏的过程研究[D];天津大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 曹明利;真空膜蒸馏法浓缩多元醇水溶液的研究[D];天津大学;2007年

2 许兆广;气隙式膜蒸馏氯化钠水溶液的研究[D];大连理工大学;2009年

3 何铁峰;膜蒸馏系统传热传质过程优化实验研究[D];内蒙古工业大学;2009年

4 徐夫臣;真空膜蒸馏过程强化及模拟研究[D];大连理工大学;2010年

5 甘利华;真空膜蒸馏机理研究[D];重庆大学;2002年

6 徐丽;疏水微孔膜的制备及其在膜蒸馏中的应用[D];浙江大学;2007年

7 蔡宇;中药提取液膜蒸馏浓缩研究[D];浙江工业大学;2003年

8 李建梅;膜蒸馏法对中药提取液的浓缩研究[D];浙江大学;2004年

9 吴刚;聚偏氟乙烯中空纤维膜蒸馏性能初步研究[D];天津工业大学;2008年

10 高晓飞;减压膜蒸馏过程中的钙镁污染研究[D];天津大学;2010年

  本文关键词：PVDF微孔膜的疏水改性及其膜蒸馏分离性能，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：220040