共混改性聚砜分离膜制备及其性能研究

发布时间：2020-10-26 21:31

　　 本论文以聚砜(PSF)为成膜主材料,分别加入聚全氟乙丙烯(FEP)和氧化石墨烯(GO),制备了共混改性PSF/FEP疏水膜和PSF/GO中空纤维纳滤膜,并分别应用于油包水乳液分离和染料废水脱盐浓缩领域。通过非溶剂相转化法(NIPS)成功制备了超疏水PSF/FEP复合膜,从膜形貌、粗糙度、接触角、力学性能和通透性能等方面研究了 FEP含量对PSF/FEP膜结构和性能的影响。结果表明,当FEP含量为9 wt.%时,膜的表面粗糙度为0.712μm,水接触角达到153.3°,表现出良好的超疏水性能。PSF/FEP复合膜用于油包水乳液分离实验,结果表明,PSF/FEP复合膜对煤油乳液和柴油乳液具有很高的分离效率,分别达99.79%和99.47%。通量和分离效率在10次循环后变化不大,表明PSF/FEP复合膜具有良好的抗污染性能。通过NIPS法一步成形制备了 PSF/GO中空纤维纳滤膜,并研究了 GO含量对膜结构和性能的影响。结果表明,GO的加入改善了 PSF/GO中空纤维纳滤膜的亲水性能、机械强度和通透性能。PSF/GO中空纤维纳滤膜外表面作为选择性功能层,较为密实,具有良好的分离性能;而膜内表面孔结构则较为疏松,疏松的膜孔结构降低了对水的阻力从而使得膜通量增加。当GO含量为0.16wt.%时,PSF/GO中空纤维纳滤膜的综合性能较为优异,因此选用M-2膜对刚果红,直接黄24和酸性橙10三种染料进行脱盐浓缩实验,在0.2 MPa操作压力下通量分别为 95.4,98.7 和 101 L·m-2·h-1,截留率分别为 99.9%,99.8%和 78.5%。而 PSF/GO中空纤维纳滤膜对无机盐的截留率较低,可以很好的将染料废水中染料和无机盐进行分离浓缩。
【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
【部分图文】：

图１－２双酚Ａ聚砜化学结构式??Ｆｉｇ．?１－２?Ｂｉｓｐｈｅｎｏｌ?Ａ?ｔｙｐｅ?ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??１．５．２聚砜膜的应用??１．５．２．１生物医药领域??聚砜类分离膜具有毒性低、化学稳定性好、血液相容性好等性能，被广泛的??应用于血浆分离、血液透析、蛋白质吸收等领域。聚砜膜对血液有很好的透析效??果，可以降低患者免疫系统的损伤；同时聚砜膜也在蛋ａ质的分离、疫苗和酶等??的提炼、分离、浓缩过程中有广泛的应用。在抗生素提取中，截留分子量为２００００??道尔顿的聚砜超滤膜可以很好地去除混合液中的多糖以及大分子蛋白，有利于抗??生素的提取。同时聚砜膜在中药的提取中也发挥着重要的作用。??１．５．２．２燃料电池??近年来，质子交换膜燃料电池因简便、低温、安全可靠、能量效率和能量密??

为１２０°１￥。根据Ｗｅｎｚｅｌｔ％等所述可知，表面粗糙度是制备超疏水膜的一个关键??因素。因此，在实验中，通过加入微纳米颗粒的ＦＥＰ来增加膜的粗糙度，制备膜??的表面粗糙度大小以及图像随ＦＥＰ含量变化如图２－２和２－３所示。膜Ｍ－１表面??粗糙度（Ｒａ）的平均值为０．３６０—；当ＦＥＰ的含量是９?ｗｔ．％时，膜表面粗糙度??达到最大，为〇．７１２）＿ｉｍ。当ＦＥＰ的含量继续增加且高于ＰＳＦ的含量达到１２ｗｔ．％??时，膜表面的纳米结构被破坏，表面粗糙度降低。??１：｜?Ａ＂??１?－??？?０．５?？??２?■??Ｓ?／??ｒｏ?乂??Ｗ?０４?？??■??０．３??１?１?１?＇?？???０?３?６?９?１２??ＦＥＰ?Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（ｗｔ．％）??图２－２不同ＦＥＰ含量的ＰＳＦ／ＦＥＰ复合膜粗糙度大小??Ｆｉｇ．２－２?Ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＰＳＦ／ＦＥＰ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｍｅｍｂｒａｎｅｓ??ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎ

ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ＦＥＰ?ｃｏｎｔｅｎｔｓ?（ａ）?Ｍ－１，?（ｂ）?Ｍ－２，?（ｃ）?Ｍ－３，?（ｄ）?Ｍ－４?ａｎｄ?（ｅ）?Ｍ－５??２．５．３力学性能??ＰＳＦ／ＦＥＰ复合膜的机械性能如图２－４所示。当不加入ＦＥＰ时，Ｍ－ｌ膜的断裂??伸长率最大，达到２２．０６％，拉伸强度则较低。随着ＦＥＰ含量的增加，膜的断裂??伸长率和拉伸强度变化缓慢。是因为ＦＥＰ粒子和ＰＳＦ之间的亲和力差，从而改??变了?ＰＳＦ的内在结构。当ＦＥＰ的含量为９?ｗｔ．％时，ＰＳＦ／ＦＥＰ复合膜具有良好的??断裂伸长率１１．１?％和最大的拉伸强度。主要原因是ＰＳＦ／ＦＥＰ复合膜形成了均匀??的孔结构（图２－１）。当ＦＥＰ含量为１２?ｗｔ．％时，ＰＳＦ膜的基体结构被破坏，导致??拉伸强度和断裂伸长率明显降低。??２２??
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本文编号：2857543