等离子体改性PVDF超滤膜表面性质研究

发布时间：2018-03-30 11:26

本文选题：等离子体改性　切入点：接触角测定装置　出处：《兰州交通大学》2015年硕士论文

【摘要】：颗粒及胶体物质在膜表面的吸附被认为是膜污染的主要成因之一,膜表面的热力学性质严重影响着膜的吸附性能。本文运用Acid-Base Approach和Extened Young equation理论计算等离子体改性膜和原膜的表面能参数,利用XDLVO理论定量分析等离子体改性膜和原膜在BSA溶液和MBR反应器中污染过程中的界面相互作用,探究不同改性条件对膜污染的影响,以及三种界面作用在膜污染中所起的作用。具体实验结论如下:(1)采用仅等离子体改性法、混合等离子体化学沉积改性法和等离子体气相接枝改性法三种条件对原膜进行改性。FT-IR分析表明:膜经等离子体改性处理后,由PVDF膜本底材料产生的伸缩振动峰仍然存在;混合等离子体化学沉积改性后等表面成功接枝了AA单体,等离子体气相接枝改性后膜表面成功接枝了-COOH基团;SEM图片分析表明,与原膜相比,经等离子体处理后的膜表面出现凹凸结构,粗糙度增加,膜表面的孔隙率降低;改性膜和原膜的Zeta电位均为负值,除仅等离子体改性膜以外,其他改性膜的Zeta电位绝对值均比原膜的大。(2)采用自制中空纤维膜接触角测定装置测定改性膜和原膜在二碘甲烷、甲酰胺和水中的膜面接触角,H2-t都呈现很好的线性关系,R2均在0.99以上,本实验中自制的中空纤维膜接触角测定装置能够满足实验要求。在三种指针溶液中改性膜接触角均小于原膜的。(3)改性膜和原膜的表面张力组成中色散力γLW在占主要部分,路易斯酸性力γ+明显小于色散力γLW和路易斯碱性力γ-。所有改性膜的色散力γLW均大于原膜的,在13-18m N/m2之间;路易斯酸性力γ+,较小且变化不大;不同膜之间的路易斯碱性力γ-相差较大;所有膜的?Gsws TOT均为负值,但仅等离子体改性膜和混合等离子体化学沉积膜的?Gsws TOT大于原膜的,表明经仅等离子体和混合等离子体化学沉积改性后膜表面的亲水性增加。(4)在膜-BSA污染实验中,总的界面作用能?Gmlp TOT与?Gmlp AB的变化规律一致,极性力作用能是影响膜在BSA溶液中污染的主要因素。经仅等离子体和混合等离子体化学沉积改性后,可以有效降低膜在BSA溶液中的吸附性污染。水力反清洗后,膜组件的通量恢复率均在69%以上。(5)在MBR系统中,总的界面作用能?Gmlp TOT表现为促进膜污染与?Gmlp AB的变化规律一致,极性力作用能是影响膜在MBR系统中污染的主要因素。静态吸附实验中,仅等离子体改性膜和混合等离子体化学沉积改性膜的RirfRt?的比值远远小于原膜的,经仅等离子体和混合等离子体化学沉积改性后,可以有效降低膜在MBR中的吸附污染。长期运行实验中,通量衰减率大小次序依次为:仅等离子体改性膜混合等离子体化学沉积改性膜等离子体气相接枝改性膜原膜。水力反冲洗之后,膜组件的通量恢复率均在55%以上。(6)膜在BSA和MBR反应器中的污染趋势与XDLVO理论预测的的结果一致,说明XDLVO理论可以用来预测膜在不同污染物质中的污染趋势,采用本实验中自制的中空纤维膜接触角装置测定得到的膜面接触角能够准确反映膜改性前后表面热力学性质的变化情况。
[Abstract]:In this paper , the surface energy parameters of the modified membrane and the original membrane were calculated by using the acid - base approach and the surface energy parameters of the original membrane . The results showed that : ( 1 ) The surface energy of the modified membrane and the original membrane was much smaller than that of the original membrane . ( 4 ) In the experiment of membrane - BSA pollution , the total interfacial action can be consistent with the changing law of the membrane in the solution of BSA by the chemical deposition modification of plasma and mixed plasma . In the experiment of static adsorption , the flux recovery rate of membrane module is more than 55 % .

【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703.1

【参考文献】