基于膜清洗响应的膜表面智能改性研究

发布时间：2021-03-22 01:17

　　膜污染是制约膜分离技术高效、广泛应用的瓶颈。诠释膜污染机理并开发膜污染控制策略已成为膜分离领域的关键科学问题之一。为了实现对聚偏氟乙烯（PVDF）膜的功能化设计,需对其进行胺化改性以引入胺基活性位点。本文研究了 PVDF膜表面的胺化机理,并比较了不同分子结构胺的亲核反应活性大小。分析可得三种不同分子结构胺的亲核反应活性顺序为:哌嗪>乙二胺>二乙胺。此外,PVDF膜的胺化反应程度随着反应温度、胺的浓度和pH值的增加而增加。本研究为PVDF膜表面改性提供了一种新方法。对于膜污染,现有研究采用的通行策略是对膜表面进行亲水化改性。然而,长期运行过程中,改性后的膜表面仍会被污染,适宜的化学清洗仍是保障分离膜稳定运行的必要手段,因此,膜污染后的清洗效率成为影响膜分离过程性能的重要因素。基于此,本文构建了具有化学清洗响应性的膜表面以期提高连续膜过滤过程的膜清洗效率。一方面仍是致力于提高膜的抗污染性;另一方面由于膜表面存在pH响应性分子,因而可以实现在线化学脉冲清洗,即周期性地改变料液的pH值,使得膜表面分子链发生周期性地伸展膨胀变化,破坏污染层的完整性,使污染物从膜表面脱落,从而获得较高... 

【文章来源】：天津工业大学天津市

【文章页数】：104 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－３聚合物膜表面改性示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｏｌｙｍｅｒ?ｍｅｍｂｒａｎｅ??

键在红外谱图中的吸收峰强度均很弱，较难区分，所以二乙胺改性膜的红外谱??图变化不明显。??图３－２为原膜和改性膜表面的ＸＰＳ全谱图以及对应的高分辨Ｃｌｓ能谱图。??由ＸＰＳ分析可知，原ＰＶＤＦ中空纤维膜中含有少量的氧元素，这可能是由ＰＶＤＦ??合成过程中添加的引发剂所造成的。由改性前后膜表面的化学组成（如表３－２??所示）可知，改性膜表面的ＣＦ２基团含量都低于原膜，这是因为在碱性环境中??ＰＶＤＦ主链首先发生脱除ＨＦ的反应，使得ＣＦ２含量降低。此外，原膜经不同分??子结构的胺分子改性后，所有改性膜的全谱图中均出现了?Ｎ元素，且Ｃｌｓ谱图??中Ｃ－Ｎ峰面积占总面积的比例均有不同程度的增加。??３７??

图３－２膜表面ＸＰＳ全谱以及Ｃｌｓ能谱？？（ａ，?ａ’）原膜；（ｂ，?ｂ’）乙二胺改性膜；（ｃ，?ｃ’）??哌嗪改性膜；（ｄ，?ｄ’）二乙胺改性膜??Ｆｉｇ．?３－２?Ｔｈｅ?ＸＰＳ?ｗｉｄｅ?ｓｐｅｃｔｒａ?ａｎｄ?Ｃｌｓ?ｃｏｒｅ－ｌｅｖｅｌ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｅｍｂｒａｎｅ：?（ａ，?ａ！）?ｏｒｉｇｉｎａｌ??ｍｅｍｂｒａｎｅ；?（ｂ，ｂ，）ＰＶＤＦ－ＥＤＡ；?（ｃ，ｃ，）ＰＶＤＦ－ＰＩＰ；?ａｎｄ?（ｄ，ｄ，）ＰＶＤＦ－ＤＥＡ??３８??

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3093749