基于化学刻蚀无机微米颗粒ABS有机超滤膜的制备及其性能研究

发布时间：2020-06-13 07:16

【摘要】：目前,超滤膜在水工业、化学工业、制药工业和食品工业等诸多领域广泛应用。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)这类通用型热塑性聚合物,有极好的抗冲击强度,尺寸稳定性好,耐磨性、抗化学药品性和机械性能好的特点,具有常规有机膜材的综合性能,因此是极佳的超滤膜材料。本文以ABS为超滤膜材,单晶硅Si作为致孔剂,KOH溶液作为刻蚀剂,采用相转化和化学刻蚀技术相结合的方法来制备超滤膜。通过红外光谱排除了刻蚀液对ABS材料化学结构的影响。并利用EDS元素分析检测出KOH溶液能将单晶硅Si从ABS超滤膜中完全移除。通过SEM扫描电镜观察到由于各向异性收缩而制备出的膜孔尺寸远远小于单晶硅Si本身粒径大小。此外,本实验有两种方式制备超滤膜孔:即单晶硅Si本身和KOH与单晶硅Si生成的H_2制备出的小于200 nm的膜孔。而单晶硅本身制备出的膜孔大大提高了ABS超滤膜的纯水通量及孔隙率,H_2制备出的膜孔提高了超滤膜的截留性能。质量分数为25wt%ABS且添加50μm的单晶硅Si制备出的超滤膜有良好的综合性能:纯水通量为40.96~822.76 L·m~(-2)·h~(-1),孔隙率为44%~59.4%,对PEG20000的截留率为71.95%~91.1%。本实验的非溶剂-不溶性致孔剂单晶硅Si在超滤膜制备过程中具有巨大的潜在应用,同时为超滤膜添加剂种类提供了新的选择和价值参考。硅各向异性腐蚀技术在微电子技术与传感器等诸多领域应用广泛。在单晶硅Si的碱性刻蚀过程中,由于碱性刻蚀液对单晶硅Si的腐蚀速率过快,导致硅晶片表面的粗糙程度不一致。而醇类物质如异丙醇有着减缓反应速率,减缓气泡的生成速率的功效。然而,本文所制备出的ABS超滤膜的截留率正是又H_2决定的,因此基于前期实验的基础上,借鉴醇类物质在微电子技术中的作用,将醇类物质引入到超滤膜的制备过程中,探讨醇类物质对ABS超滤膜截留率的影响,确定出最佳的工艺条件,旨在增强ABS超滤膜的截留性能。同时,本文研究了醇类物质种类与浓度,碱液种类及浓度对ABS超滤膜截留率的影响。研究结果表明:质量分数为5wt%的KOH及摩尔浓度为0.5mol/L的异丙醇的混合刻蚀剂对ABS超滤膜截留率有显著提高,与5wt%KOH单一刻蚀剂相比,ABS超滤膜截留率从82.29%提升到94.5%,大大提高了超滤膜的截留性能。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ051.893

【参考文献】