羟基诱导结晶相转化制备膜蒸馏用超疏水PVDF膜

发布时间：2020-10-31 13:34

　　 膜蒸馏过程是以疏水微孔膜为分离介质的高效膜分离过程,近年来在水处理领域得到广泛关注。提高膜的疏水性是进一步提高膜蒸馏性能的关键。浸入相转化法制备疏水膜具有广阔的应用前景,若能通过浸入相转化法制备出超疏水膜,则有望极大改善膜蒸馏性能。针对上述目标,本文围绕制备膜蒸馏用超疏水膜的主题,主要研究内容及结果如下:本文通过溶胶-凝胶法制备不同粒径二氧化硅,将二氧化硅添加到PVDF铸膜液中,利用浸入相转化法制备了 PVDF平板疏水膜。当二氧化硅粒径为251 nm、其表面羟基含量为0.94 mmol/g和浓度为1.5 wt.%时,水接触角达152.6°,膜蒸馏通量达27.4 kg/(m2·h),相比于未添加二氧化硅的膜,提高了 1.7倍;膜稳定运行时间为原PVDF膜的2倍。通过XRD、FTIR、DSC等测试方法,研究了二氧化硅与PVDF之间的相互作用力及其在相转化过程的作用原理。二氧化硅表面羟基与PVDF形成氢键,通过氢键作用,二氧化硅诱导PVDF结晶,膜下表面生成具有微纳结构的微球结构,从而制得超疏水膜。同时,二氧化硅表面羟基增加了铸膜液的亲水性,促进前期相分离,膜的孔径和孔隙率增加。
【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】：

第一章绪论第一章绪论??理??ｅｍｂｒａｎｅ?ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ，ＭＤ）技术是一种将膜技技术，它以疏水微孔膜为分离介质，以膜两侧发潜热来实现相变的分离过程［Ｎ８１。膜蒸馏中不能透过膜而滲透至另一侧，只允许蒸汽分子混合物得以提纯或分离。图１－１为膜蒸馏过程膜??

根据蒸汽在渗透侧不同的冷凝形式，膜蒸馏过程主要分为四种形式：直接接??触膜蒸馏（ＤＣＭＤ）、气扫式膜蒸馏（ＳＧＭＤ）、气隙式膜蒸馏（ＡＧＭＤ）、真??空膜蒸馏（ＶＭＤ）?［１４＿１６］。四种膜蒸馏过程示意图如图１－２所示。??直接接触膜蒸馏（ＤＣＭＤ）：膜的两侧与两种不同温度的液体相接触，通过??膜两侧液体的温度差而产生的蒸汽压力差作为驱动力，使得水蒸汽由热侧传质到??冷侧，并发生冷凝。其优点是：设备结构简单，膜通量相对较高。??气扫式膜蒸馏（ＳＧＭＤ）：透过疏水膜的水蒸汽被循环流动的不凝气带入冷??凝器中冷凝，气隙内的气体能够减小传质阻力的强制对流情况，因此可以得到较??大的膜通量。其缺点是：动力消耗较大，挥发组分不易冷凝。??气隙式膜蒸馏（ＡＧＭＤ）：疏水膜只有热侧与液体直接接触，在冷凝侧是拥??有一定空气间隔的冷却板，透过疏水膜孔的水蒸汽进入膜与冷却板之间的气隙中??冷凝流出。ＡＧＭＤ具有较高的热效率

对最终膜结构的形貌具有重要影响。当液膜浸没在凝固浴中时，由于非溶剂和溶??剂之间的相互扩散，形成了聚合物富相和贫相，聚合物富相形成膜的主体，贫相??形成膜孔。图１－３所示为浸入相转化过程中膜／凝固浴界面。??非溶剂??ｔ?＾?凝固浴??１??溶剂??（?铸膜液???１?支撑层??图１－３膜凝固浴界面示意图??６??
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本文编号：2864011