聚偏氟乙烯超滤膜的制备及改性研究
发布时间：2021-03-28 21:32
超滤膜（UF）分离技术由于具有能耗低,对大分子有机物及悬浮颗粒截留率高,环境友好等优势,已广泛应用在水处理领域。其中最常用的超滤膜材料为聚偏氟乙烯（PVDF）。PVDF是一种半结晶性聚合物,具有优异的抗腐蚀性、耐热性、耐辐射性和化学稳定性,同时具备较好的力学性能和良好的成膜性。但由于制备的PVDF膜表面能低、疏水性强,需要更大的驱动压力;且膜表面容易吸附蛋白质等有机物造成膜污染,增加了运营成本。因此,对PVDF膜改性,提高其亲水性,是解决上述问题的最常用方法之一。本文选用不同的亲水性材料（MWCNTs-OH、纳米ZnO、MOFs）通过相转化法制备改性PVDF复合膜,并研究了不同添加剂对PVDF膜形貌及性能的影响。具体方法如下:本文将羟基化多壁碳纳米管（MWCNTs-OH）作为添加剂共混到PVDF铸膜液中,制得MWCNTs-OH/PVDF复合膜。研究了MWCNTs-OH管径和含量对膜结构及性能的影响。结果显示当MWCNTs-OH管径范围为20-30 nm时,MWCNTs-OH/PVDF复合膜的拉伸强度提高了 14%,水通量高达243.3 L/（m2 h）,而截留率相对于纯PVDF膜没有明...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－２膜水接触角随ＭＷＣＮＴｓ管径的变化??Ｆｉｇ．?２－２?Ｔｈｅ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｗａｔｅｒ?ｃｏｎｔａｃｔ?Ａｎｇｌｅ?ｃｈａｎｇｅｓ?ｗｉｔｈ?ｔｈｅ?ｄｉａｍｅｔｅｒ?ｏｆ?ＭＷＣＮＴｓ??
射式扫描电子显微镜观察膜的表面和断面形貌，得到纯ＰＶＤＦ膜（Ｍ０）和??ＭＷＣＮＴｓ－ＯＨ添加量分别为０．０１％、０．０２％、０．０３％复合膜（Ｍ１－Ｍ３）的表面形??貌（Ｍ０ｉ￣Ｍ３ｕＭ０２￣Ｍ３２）和断面形貌（Ｍ０３？Ｍ３３），见图２－５。由图可知，断面??结构（Ｍ０３？Ｍ３３）呈现上层指状孔，下层球粒堆积状的一种双层结构，随着??ＭＷＣＮＴｓ的加入，相较于纯ＰＶＤＦ膜孔隙率增加、指状孔变大；膜表面形貌随??２０??
本实验利用电子拉力试验机测试膜拉伸强度和断裂伸长率随ＭＷＣＮＴｓ－ＯＨ??添加量的变化关系，得到膜拉伸强度和断裂伸长率随ＭＷＣＮＴｓ－ＯＨ添加量的变??化关系曲线，见图２－６。随着ＭＷＣＮＴｓ－ＯＨ含量的增加，膜的机械性能变化不同，??膜拉伸强度在０．０３％处达到最大，膜拉伸强度和断裂伸长率分别提高了?０．８?ＭＰａ，??３．９％。具体分析如下：由于ＭＷＣＮＴｓ－ＯＨ具有较大的比表面积并且表面大量的??羟基基团与ＰＶＤＦ分子链形成氢键，起到增强分子间作用力的效果；??ＭＷＣＮＴｓ－ＯＨ具有较高的长径比，在断裂过程中可以吸收能量，起到增强体的??作用；此外ＭＷＣＮＴｓ－ＯＨ的加入可提高铸膜液粘度，在成膜过程中产生延时相??分离，抑制了大孔结构的形成，从而提高了复合膜的拉伸强度。添加ＭＷＣＮＴｓ－ＯＨ??对膜的机械性能有明显的增强作用，当添加量大于０．０３％时，团聚现象会造成膜??表面及内部缺陷形成应力集中点
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米氧化锌改性聚偏氟乙烯超滤膜的性能[J]. 龚烨霞,左行涛,张事,周曌,胡波. 环境工程学报. 2017(07)
[2]PVDF多孔膜的制备及其应用的研究进展[J]. 董振强,孙彬淑,郑豪,杜钦青,朱友良. 广东化工. 2016(21)
[3]热致相分离法聚偏氟乙烯膜的制备及应用[J]. 唐元晖,林亚凯,李倩,尤功,马文中,王晓琳. 膜科学与技术. 2015(02)
[4]膜材料与膜工艺的最新研究进展[J]. 马秀巧,冉咏兰. 重庆工商大学学报(自然科学版). 2012(04)
[5]超滤膜分离的技术原理及其在中药领域中的应用[J]. 程鹏,武超,华剑,师佩兰,刘雁,许善初. 中国医药指南. 2010(11)
[6]添加剂对PVDF平板超滤膜性能和结构的影响[J]. 王旭东,满丽,王磊,张立卿,孙婷. 水处理技术. 2010(03)
[7]Fe（OH）3改性PVDF膜的制备及其抗污染性能[J]. 邱恒. 环保科技. 2009(04)
[8]两亲性超支化聚合物对PVDF膜的共混改性[J]. 赵永红,张梅,朱宝库,徐又一. 膜科学与技术. 2008(04)
[9]膜分离技术应用的研究进展[J]. 王志斌,杨宗伟,邢晓林,高朝祥,褚良银,陈文梅. 过滤与分离. 2008(02)
[10]热致相分离法制备的聚偏二氟乙烯微孔膜结构[J]. 赵文明,杨健,王晓琳,赵洪. 高分子材料科学与工程. 2008(05)
博士论文
[1]改性碳纳米管/聚偏氟乙烯纳米复合膜的制备、表征及性能研究[D]. 赵小宇.东北师范大学 2012
[2]热致相分离法制备PVDF微孔膜的结构控制与性能研究[D]. 计根良.浙江大学 2008
[3]“熔纺—拉伸”法制备聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜的结构控制与性能研究[D]. 杜春慧.浙江大学 2005
硕士论文
[1]PVDF/ZIF-L共混超滤膜的制备及性能研究[D]. 柏峰.大连理工大学 2016
[2]亲水性聚合物和碳纳米材料改性聚偏氟乙烯超滤膜的研究[D]. 徐孙杰.上海应用技术大学 2016
[3]TIPS和NIPS法制备聚偏氟乙烯膜及其性能研究[D]. 徐海朋.上海师范大学 2015
[4]TIPS及NIPS复合法制备PVC多孔膜[D]. 靳天天.北京理工大学 2015
[5]非溶剂致相分离法制备新型PVDF/HDPE锂离子电池隔膜及其改性[D]. 刘海翔.中南大学 2013
[6]掺杂纳米ZnO改性PVDF超滤膜的制备及特性研究[D]. 何杨.华侨大学 2013
[7]臭氧处理改性制备亲水性聚偏氟乙烯膜（PVDF）的研究[D]. 赵强.北京化工大学 2010
[8]MMA基两亲性高分子的合成及其对PVDF多孔膜改性的研究[D]. 庞东旭.浙江大学 2010
[9]聚偏氟乙烯膜的制备及其共混改性的实验研究[D]. 乔宁宁.北京化工大学 2009
[10]相转化法制备改性聚偏氟乙烯（PVDF）多孔膜的研究[D]. 刘小芬.浙江大学 2009
本文编号：3106277
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－２膜水接触角随ＭＷＣＮＴｓ管径的变化??Ｆｉｇ．?２－２?Ｔｈｅ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｗａｔｅｒ?ｃｏｎｔａｃｔ?Ａｎｇｌｅ?ｃｈａｎｇｅｓ?ｗｉｔｈ?ｔｈｅ?ｄｉａｍｅｔｅｒ?ｏｆ?ＭＷＣＮＴｓ??
射式扫描电子显微镜观察膜的表面和断面形貌，得到纯ＰＶＤＦ膜（Ｍ０）和??ＭＷＣＮＴｓ－ＯＨ添加量分别为０．０１％、０．０２％、０．０３％复合膜（Ｍ１－Ｍ３）的表面形??貌（Ｍ０ｉ￣Ｍ３ｕＭ０２￣Ｍ３２）和断面形貌（Ｍ０３？Ｍ３３），见图２－５。由图可知，断面??结构（Ｍ０３？Ｍ３３）呈现上层指状孔，下层球粒堆积状的一种双层结构，随着??ＭＷＣＮＴｓ的加入，相较于纯ＰＶＤＦ膜孔隙率增加、指状孔变大；膜表面形貌随??２０??
本实验利用电子拉力试验机测试膜拉伸强度和断裂伸长率随ＭＷＣＮＴｓ－ＯＨ??添加量的变化关系，得到膜拉伸强度和断裂伸长率随ＭＷＣＮＴｓ－ＯＨ添加量的变??化关系曲线，见图２－６。随着ＭＷＣＮＴｓ－ＯＨ含量的增加，膜的机械性能变化不同，??膜拉伸强度在０．０３％处达到最大，膜拉伸强度和断裂伸长率分别提高了?０．８?ＭＰａ，??３．９％。具体分析如下：由于ＭＷＣＮＴｓ－ＯＨ具有较大的比表面积并且表面大量的??羟基基团与ＰＶＤＦ分子链形成氢键，起到增强分子间作用力的效果；??ＭＷＣＮＴｓ－ＯＨ具有较高的长径比，在断裂过程中可以吸收能量，起到增强体的??作用；此外ＭＷＣＮＴｓ－ＯＨ的加入可提高铸膜液粘度，在成膜过程中产生延时相??分离，抑制了大孔结构的形成，从而提高了复合膜的拉伸强度。添加ＭＷＣＮＴｓ－ＯＨ??对膜的机械性能有明显的增强作用，当添加量大于０．０３％时，团聚现象会造成膜??表面及内部缺陷形成应力集中点
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米氧化锌改性聚偏氟乙烯超滤膜的性能[J]. 龚烨霞,左行涛,张事,周曌,胡波. 环境工程学报. 2017(07)
[2]PVDF多孔膜的制备及其应用的研究进展[J]. 董振强,孙彬淑,郑豪,杜钦青,朱友良. 广东化工. 2016(21)
[3]热致相分离法聚偏氟乙烯膜的制备及应用[J]. 唐元晖,林亚凯,李倩,尤功,马文中,王晓琳. 膜科学与技术. 2015(02)
[4]膜材料与膜工艺的最新研究进展[J]. 马秀巧,冉咏兰. 重庆工商大学学报(自然科学版). 2012(04)
[5]超滤膜分离的技术原理及其在中药领域中的应用[J]. 程鹏,武超,华剑,师佩兰,刘雁,许善初. 中国医药指南. 2010(11)
[6]添加剂对PVDF平板超滤膜性能和结构的影响[J]. 王旭东,满丽,王磊,张立卿,孙婷. 水处理技术. 2010(03)
[7]Fe（OH）3改性PVDF膜的制备及其抗污染性能[J]. 邱恒. 环保科技. 2009(04)
[8]两亲性超支化聚合物对PVDF膜的共混改性[J]. 赵永红,张梅,朱宝库,徐又一. 膜科学与技术. 2008(04)
[9]膜分离技术应用的研究进展[J]. 王志斌,杨宗伟,邢晓林,高朝祥,褚良银,陈文梅. 过滤与分离. 2008(02)
[10]热致相分离法制备的聚偏二氟乙烯微孔膜结构[J]. 赵文明,杨健,王晓琳,赵洪. 高分子材料科学与工程. 2008(05)
博士论文
[1]改性碳纳米管/聚偏氟乙烯纳米复合膜的制备、表征及性能研究[D]. 赵小宇.东北师范大学 2012
[2]热致相分离法制备PVDF微孔膜的结构控制与性能研究[D]. 计根良.浙江大学 2008
[3]“熔纺—拉伸”法制备聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜的结构控制与性能研究[D]. 杜春慧.浙江大学 2005
硕士论文
[1]PVDF/ZIF-L共混超滤膜的制备及性能研究[D]. 柏峰.大连理工大学 2016
[2]亲水性聚合物和碳纳米材料改性聚偏氟乙烯超滤膜的研究[D]. 徐孙杰.上海应用技术大学 2016
[3]TIPS和NIPS法制备聚偏氟乙烯膜及其性能研究[D]. 徐海朋.上海师范大学 2015
[4]TIPS及NIPS复合法制备PVC多孔膜[D]. 靳天天.北京理工大学 2015
[5]非溶剂致相分离法制备新型PVDF/HDPE锂离子电池隔膜及其改性[D]. 刘海翔.中南大学 2013
[6]掺杂纳米ZnO改性PVDF超滤膜的制备及特性研究[D]. 何杨.华侨大学 2013
[7]臭氧处理改性制备亲水性聚偏氟乙烯膜（PVDF）的研究[D]. 赵强.北京化工大学 2010
[8]MMA基两亲性高分子的合成及其对PVDF多孔膜改性的研究[D]. 庞东旭.浙江大学 2010
[9]聚偏氟乙烯膜的制备及其共混改性的实验研究[D]. 乔宁宁.北京化工大学 2009
[10]相转化法制备改性聚偏氟乙烯（PVDF）多孔膜的研究[D]. 刘小芬.浙江大学 2009
本文编号：3106277
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