聚四氟乙烯平板微滤膜的后交联法亲水改性研究

发布时间：2020-06-26 02:02

【摘要】：聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜具有高孔隙率、均匀适合的孔径、高化学稳定性等特点,广泛应用于膜分离技术。然而,由于PTFE分子中所含的C-F键能高、结构高度对称,导致其材料具有较强的疏水性,使得PTFE膜在废水中应用受限。因此,提高PTFE平板膜的亲水性能极为重要。本文以聚丙烯酸(PAA)为亲水剂,采用不同交联剂通过后交联改性法对PTFE平板微孔膜进行亲水改性。采用X射线电子能谱(XPS)、场发射扫描电镜(FESEM)、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)等技术研究了PTFE平板膜改性前后表面化学结构和形态,考察了反应物浓度及反应条件对PTFE平板膜亲水性能的影响。主要研究内容如下:(1)选用含有三官能度的三羟甲基丙烷-三[3-(2-甲基吖丙啶基)丙酸酯](Sac-100)与PAA在酸性条件下通过后交联法对PTFE平板膜进行改性,再用饱和碳酸氢钠溶液浸泡使得改性膜表面离子化,从而增强其亲水性能。实验结果表明:改性膜的原纤表面包裹一层亲水物质,且未发生堵孔现象;改性膜表面和截面均出现新元素N、O、Na;改性膜表面出现羧基和羧基离子;随着Sac-100浓度的增加,改性膜水通量先增加后降低,膜表面水接触角先降低后趋于稳定;随着PAA浓度的升高,改性膜水通量先升高后降低,膜表面水接触角先降低后升高;随着pH的升高,改性膜水通量先小幅度上升后急剧下降,膜表面水接触角先降低后急剧上升;反应最佳条件是:PAA浓度为2%、氮丙啶Sac-100浓度为0.4%、反应pH=5;改性膜的水通量为5084kg·m~(-2)·h~(-1)、接触角由136°降低到23.41°;牛血清蛋白吸附实验测试表明,所制得的改性膜具有较强抗污染性;改性膜的稳定性能测试表明,所制得改性膜耐水洗且在弱酸、弱碱和无水乙醇条件下使用。(2)采用双氨基有机硅交联剂(9300)与PAA在酸性条件下进行反应对PTFE平板膜进行亲水改性。研究结果表明,改性膜纤维表面包裹一层亲水物质,且具有少量微颗粒物质;改性膜表面和截面均出现新元素N、O、Si;改性膜表面出现羧基和氨基;随着9300浓度的增加,改性膜水通量先增加后降低,膜表面水接触角先逐渐降低后趋于稳定;随着PAA与9300的质量比的降低,改性膜水通量先升高后降低,膜表面水接触角先降低后升高;随着反应时间和反应温度的升高,改性膜水通量先升高后趋于稳定,膜表面水接触角先降低后趋于稳定;最佳反应条件:双氨基有机硅9300浓度为2g/L、PAA:9300(质量比)为15:1、反应温度为80℃,反应时间为6h;改性膜的水通量为4300.32kg·m~(-2)·h~(-1)、接触角由136°降低到30.35°;水晶碾磨废水过滤实验表明,改性膜对水晶碾磨废水的浊度去除率为99.91%;改性膜稳定性测试表明:亲水膜不耐强碱;在强酸和无水乙醇中没有任何影响;持续水冲时改性膜的亲水性基本不变。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ051.893
【图文】：

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本文编号：2729658