基于阳离子化改性的PVC超滤膜综合性能提升方法研究

发布时间：2020-10-13 16:35

　　 超滤因其简单高效的特点在水处理领域中得到了广泛应用,质优价廉的聚氯乙烯(PVC)超滤膜也越来越受到人们的关注。在水处理中,高的膜水通量和膜截留率是人们孜孜以求的目标。然而,超滤膜的水通量和截留率始终存在着此消彼长的关系,这限制着超滤膜性能的进一步提升,膜污染尤其是生物污染的问题也对超滤膜的抗菌能力提出了挑战。为了同步提高超滤膜的水通量和截留率,并增强膜的抗菌能力。本课题基于PVC中C-C1键的反应活性,将商品PVC超滤膜浸泡于三甲胺(TMA)溶液中实施了季铵化改性。实验通过调节季铵化反应的TMA浓度、反应时间和反应温度对改性过程进行了调控。红外光谱(ATR-FTIR)、X-射线光电子能谱(XPS)、核磁氢谱(1HNMR).以及热失重分析(TG)均表明,经过改性,PVC膜表面成功接枝上了季铵基团。表面Zeta电位分析表明,该季铵化改性方法成功地在PVC膜表面构建了阳离子层,使膜表面荷正电性增强。改性膜的性能表征显示,改性后膜的亲水性增强,孔径减小,纯水通量和碳素墨水截留率提高,抗菌性增强,并且其变化程度受改性条件的影响。在TMA浓度为4.2 mol·L-1,反应时间4h,反应温度45℃的条件下,改性膜的纯水通量为432.2 L·m-2·h-1,相较于原膜提高26%,对碳素墨水的截留率由原膜的93.7%提高到99.7%,对大肠杆菌的抗菌率为60%,实现了 PVC超滤膜水通量、截留率和抗菌性的同步提升。此外,该改性并未明显降低膜的力学性能。经过对比,该季铵化PVC膜在分离性能上已超越现有的商品超滤膜。
【学位单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ051.893;X703
【部分图文】：

图１－２超滤原理示意图??般认为，超滤是一种机械筛分过程，即溶剂和小分子在压力差的到达另一侧成为透过液，大分子则被膜截留下来成为浓缩液。随不断深入，人们认识到超滤的分离特性不仅仅由孔径大小决定，素的影响。在超滤的过程中，在超滤的过程中，溶质的截留主要用％??（１）吸附，溶质因库仑力、氢键、疏水相互作用等吸附于膜表面；??（２）堵塞，尺寸接近膜孔的溶质在曲折的膜孔道内堵塞；??（３）筛分作用，尺寸大于膜孔的溶质被阻挡截留。??管超滤膜对溶质的截留要依靠多种作用，但尺寸筛分依然主导着能。??超滤技术在环境工程中的应用??年来，随着现代工业的快速发展，环境问题日益突出，水污染、

，进而驱动液晶屏幕显示出样品的微观形貌。本课速电压下对改性膜表面形貌进行表扯：，犮征前，性能测试方法??体在固体表面达到热力学平衡时所能保持的角度，亲疏水性的重要参数。亲水性越好的表面，水滴小；亲水性越差的表面，水滴则越不易铺展，接触角测试仪表征改性膜的亲水性。样品经清洗、上，调节注水螺旋阀，从注射器针头挤出约５．０?调节样品台高度将水滴从针头上沾下，静待５?ｓ角照片并用分析软件量取膜表面与水滴外缘切线量５次，取平均值。??

。??通量??纯水通Ｍ站指单位时间内通过单位膜面积上的纯水体积，重要指标。测试前，先将改性好的膜丝放置于尼龙管中，制成便于测试的中空纤维膜组件，其有效膜面积为１６．９?ｃ组件安装在自制的通量测试仪（见图２－３）上，以去离子预压１５分钟，使膜通量达到稳定状态，然后降压至〇．１?去离子水的时间，测试过程中保持系统温度为２５±１°Ｃ。算而得??Ｔ?Ｖ??／?＝膜的渗透通量（Ｌ＇ｎ＾ｔｆ１），?Ｆ为透过液体积（Ｌ），Ｊ为膜有过时间（ｈ）。??＜???
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本文编号：2839406