气相法制备功能性高分子镀层及其在分离膜中的应用

发布时间：2020-05-19 07:21

【摘要】：分离膜作为膜材料的一个重要分支在日常生活和工业生产中体现了重要的价值。高分子分离膜因其简单的制备方法、低能耗处理过程、高效的分离效率受到广大研究者们的关注。本文主要研究了以引发式化学气相沉积的方法制备多功能性的高分子薄膜及其在分离膜中的应用。探索了不同组分的薄膜材料对膜基结合力、薄膜稳定性、表面功能性的影响。制备了亲水性的表面以及对其应用展开了研究。具体内如下:1.气相法成功制备出官能团异氰酸酯基(-NCO)化学计量可控的聚甲基丙烯酸异氰基乙酯(PIEM)。并以PIEM为底部粘结剂和交联剂,PIEM中含有非常活泼的官能团-NCO能够通过界面化学反应提高薄膜与基底间的结合力,以IEM与甲基丙烯酸2-羟基乙酯(HEMA)以一定的比例共聚作为中间稳定的交联层,再在表面上接枝很薄的一层(聚甲基丙烯酸2-羟基乙酯(PHEMA),使其能够更大化其亲水性。并对羊毛、PVDF膜表面进行改性能够实现薄膜超稳定性和超亲水/水下超疏油性质,并探索了改性后羊毛、PVDF膜的油水分离性能。改性后的羊毛能够成功地分离不同的油水混合物并且分离效率都在99.99%以上且通量高达46000Lm~(-2)h~(-1),且重复分离100次之后分离效率依然能够保持在99.99%以上。改性后的羊毛在水洗涤100个周期之后仍然能保持99.99%以上的分离效率,通过砂纸表面摩擦150个周期后,分离效率依然达到99.98%。改性过后的PVDF膜能够成功分离甲苯水乳化液,且分离效率达到99.6%,在无外界加压的条件下水通量到达2700 Lm~(-2)h~(-1)。重复30个周期之后分离效率和通量并未减小很大。2,以商业的微孔PVDF膜为基底材料,以丙烯酸乙二醇酯(EGDA)为交联剂,乙烯基吡络烷酮(VP)为亲水性功能剂,设计为底部为PEGDA的均聚物,中间层为一定交联度的聚乙烯基吡络烷酮-丙烯酸乙二醇酯的共聚物P(EGDA-co-VP),表面接枝很薄的一层聚乙烯基吡络烷酮(PVP)。通过亲水性镀层修饰过后的PVDF表面静态接触角为0°,且对4种不同的油(菜油、甲苯、正己烷、柴油)都实现了水下超疏油,水下油接触角都在155°以上。该膜能够高效地分离4种油的水包油乳化液,在压力为0.1Mpa的作用下,分离甲苯水(体积比1:50)乳化液水通量达2780 Lm~(-2)h~(-1),分离效率高达99.8%。在重复分离20次之后,简单清洗过后依然能够保持较高的通量。分别在pH=0和pH=14的水中浸泡2h、煮沸2h、超声2h后依然能够保持99%的甲苯水乳化液分离效率,且通量依然保持在2500 Lm~(-2)h~(-1)以上。同时改性后的PVDF膜具有很好的抗生物吸附性能。
【图文】：

分离膜,介质,条件,分离技术

分离技术概述分离技术的应用分离技术能够实现不同组分的分离其更本原理在于膜对不同的组分具有由于膜与不同组分的界面、膜孔径尺寸阻隔、界面物理化学效应等作用组分通过（富集）而阻碍另外一种或者多种组分通过（脱离）的效果从作用。通常膜分离技术按膜材料的分离机理和适用范围可以分为微滤膜滤膜、反渗透膜、离子交换膜和其他的分离膜，由于这些分离膜的分离介质不同因此各自的应用方向也不同（图一）。

油水,现象

1.2 油水分离技术概述水是生命的起源，万物的生长都离不开水。地球虽然也被称为一个水球，然而地球上大部分的水都是海水，也就是咸水，不能直接被人类饮用，，地球上的淡水资源极其匮乏，特别是能被人类直接饮用的淡水。现如今全世界都有很多的人因缺水而死亡，有很多的动植物因缺水而死亡。专家估计，到 2025 年世界缺水人口将超过 25 亿。我国的淡水资源总量为 28000 亿立方米，占全球水资源的 6%，但是，我国的人均水资源量只有 2300 立方米，仅为世界平均水平的 1/4，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。然而在这样一个严峻的条件下面水污染的问题还是广泛存在的，其中最主要以石油泄漏(a)、工业含油废水排放(b)、生活含油污水(c)为主。因此如何高效的利用好水资源和有效地处理含油废水，实现资源的回收利用和环境美化至关重要。在需要了解如何能高效地分离这些油水混合物之前我们需要对油水混合有一个仔细的认识。
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ051.893

【参考文献】