离子液体接枝埃洛石纳米管共混PVDF超滤膜的制备及性能研究

发布时间：2020-08-19 13:38

【摘要】：环境污染和淡水资源的短缺已成为严重的社会问题。开发耐用的污水处理新材料和先进的水处理技术,实现污水的循环利用,不仅能够有效降低环境污染,还能减缓水资源匮乏地区的供水短缺问题。因此,制备绿色、高效、环保的油水分离膜对水资源的循环利用和生态环境的可持续发展有着重大意义。本文旨在利用有机高分子聚合物聚偏二氟乙烯(PVDF)制备具有高效分离性能和高抗污染性能的PVDF超滤膜,并应用于油水分离工艺中。首先,采用浸没沉淀法制备PVDF超滤膜,探讨溶剂类型、致孔剂类型、致孔剂添加量、铸膜液浓度、掺杂埃洛石纳米管(HNTs)对膜结构和分离性能的影响,确定适合的工艺参数。通过在铸膜液中掺杂HNTs制备了共混PVDF膜,改善了PVDF超滤膜的亲水性和纯水通量。其次,采用“一步接枝法”将具有亲水性能的咪唑型离子液体接枝在无机HNTs的表面,将改性后的HNTs作为添加剂与PVDF共混制膜。这种方法不仅提高了无机HNTs与有机PVDF膜基体的相容性,同时改善了膜表面的亲水性,达到提高膜抗污染能力的目的,使其成为具有优异的分离性能及抗污染性的超滤膜。本文还考察了新型PVDF超滤膜的机械性能,随着ILHNTs的添加,膜的机械性能明显改善,且随着ILHNTs浓度的增大而变强。最后,本实验将改性的PVDF超滤膜应用在油水分离的工艺中,评估了改性后的超滤膜对柴油、石油醚、大豆油、汽油、正己烷等不同种类的油水混合物的截留效率,并进一步探究了柴油乳液的分离性能和抗污染性能,测试了超滤膜在油水分离工艺中的耐用性。油水截留实验结果表示,新型PVDF膜具有较高的油水分离性能。柴油抗污染实验数据表明掺有ILHNTs的PVDF膜具有良好的柴油抗污染性能。稳定性试验数据证明了新型的共混PVDF膜具有良好的耐柴油油水乳液稳定性。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ051.893
【图文】：

示意图,膜分离过程,机理,示意图

第 1 章文献综述1.1 超滤膜分离过程1.1.1 超滤膜分离技术简介近年来，膜分离技术作为新型的分离技术，在两组分或多组分的分离、提纯或富集方面有着非常广泛的应用。膜以其特有的选择透过方式抑制或促进某种物质在膜两侧的传递。膜主要分为多孔膜和无孔膜，其分离机理如图 1-1 所示，多孔膜（图 1-1a）依靠筛分效应以膜孔尺寸为基准分离混合物[1]，而无孔膜（图 11b）则依靠溶解扩散效应分离混合物。两种分离膜都具有选择透过性。

相图,非溶剂,相转化法,相图

没在非溶剂中进行相转化，即发生固-液或液-液相分离，最终得到固化后的具有一定结构的膜基体。非溶剂相转化法制膜的基本原理可以引入如图1-2所示的三角形相图进行分析。三角形相图的三个顶点分别代表铸膜液的三种材料，高分子聚合物材料（Polymer）、溶剂（Solvent）和非溶剂（Non-solvent）。各个顶点位置代表纯物质，各边上的各点沿顺时针方向代表三种组成的含量。相图中，包含范围较大的曲线是双节线（Binodal），双节线以外的区域是单向区，双节线以内的区域是液-液相

曲线,牛血清蛋白,曲线,溶液浓度

同一批次样品，在不同的位置测量 8 次接触角，测试结果取其平均值。2.2.7 紫外可见光光谱UV-4802 型紫外可见光分光光度计用于定量分析蛋白质溶液中的蛋白质含和柴油乳液中的柴油含量。其测试原理是利用物质对不同波长的光的选择吸收象来进行物质的定性和定量分析的。紫外可见光分光光度计定量测量溶液浓度原理如下：先选定去离子水为参比溶液，并认为它的透过率为 100%，被测试的透过率是相对于该参比溶液得到的数值。样品的透过率与样品的浓度符合函关系，且在一定范围内符合朗伯-比尔定律。测试有效波长范围 200-1000 nm。紫外可见光光度计的定量分析方法有很多，本研究采用较为常用的标准曲线。标准曲线表达的是溶液浓度与吸光度的关系，因此可以根据测试的吸光度定计算出溶液浓度。如图 2-1 至图 2-5 依次是牛血清蛋白、卵清蛋白、胃蛋白酶、蛋白酶和柴油的标准曲线。

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