新型离子侧链型抗污染聚醚砜超滤膜的制备及性能研究

发布时间：2017-04-30 12:18

  本文关键词：新型离子侧链型抗污染聚醚砜超滤膜的制备及性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国是水资源贫乏的国家之一,人均水资源量只有2300立方米,仅为世界平均水平的1/4,水资源的合理开发和利用可以有效缓解水资源危机,膜分离技术,特别是超滤膜分离技术,具有能耗低、无污染和高效性等诸多优点,是一种能显著提高水资源重复循环利用率的方法。在超滤膜的应用过程中,由于污染物的存在,会造成膜污染,很大程度上限制了超滤膜的发展和应用。因此,如何改善超滤膜的抗污染性能成了膜分离技术的一个研究热点。聚芳醚类材料综合性能优异,是一种理想的膜材料。但是由于其聚合物骨架的疏水性,导致极易吸附蛋白质等污染物造成膜的严重污染,极大地缩短了膜的使用周期,提高了使用成本。所以本论文选取了两种不同的方法针对聚芳醚类材料进行亲水性改性,以期改善膜的综合性能。首先,通过两步反应合成了脂肪族磺化双氟单体,并合成了不同磺化度的联苯型聚醚砜(SPPSU),通过FT-IR和1H NMR表征了单体和聚合物结构,通过DSC和TGA测试了系列SPPSU聚合物的热性能,结果表明所制备的SPPSU都表现出了良好的热性能,玻璃化转变温度较PPSU有所提升,脂肪族磺酸基团在200℃以下能稳定存在。通过SEM观察了SPPSU超滤膜的表面和断面结构。接触角的测试说明随着磺化度的增加,膜亲水性增强。通过单次循环超滤实验,结果表明SPPSU超滤膜的纯水通量和蛋白质溶液通量都比纯PPSU膜高,蛋白质的吸附量降低,水通量恢复率提高,说明SPPSU超滤膜抗污性能得到了明显改善。但是过高的磺化度却会导致膜的机械性能下降,甚至无法成膜。为了进一步改善膜的分离性能和抗污性能,并保持膜的机械性能不变。通过两步反应,合成了4-吡啶基对苯二酚,并且制备了带有吡啶侧基的PPSU-Py,再与过量1,3-丙烷磺酸内酯反应,进一步制备了侧链带两性离子基团的PPSU-PyPS,通过FT-IR和1H NMR表征了单体和聚合物结构,通过DSC和TGA测试了PPSU-PyPS聚合物的热性能,表明PPSU-PyPS有着优异的热性能。将PPSU-PyPS与PPSU按照不同的质量比制备了系列超滤膜,通过SEM观察了膜表面和断面的形貌,接触角的测试发现,随着PPSU-PyPS含量的增加,膜的亲水性提高。通过单次循环超滤实验发现,PPSU-PyPS含量高的超滤膜,纯水通量和蛋性能能得到明显改善,而且机械性能并没有明显降低,说明物理共混法制备的PPSU超滤膜在两性离子含量超过一定比例后,膜的综合性能比SPPSU超滤膜要好,使膜在保证了机械性能的前提下,还能有较高的水通量和抗污性能,延长了膜的使用寿命。
【关键词】：聚芳醚 超滤膜 两性离子 抗污染
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-31
• 1.1 膜分离技术11-15
• 1.1.1 膜技术简介11
• 1.1.2 膜技术发展概况11-12
• 1.1.3 膜材料分类12-15
• 1.2 膜制备15-17
• 1.2.1 超滤膜制备过程15-16
• 1.2.2 超滤膜性能影响因素16-17
• 1.3 膜污染17-19
• 1.3.1 膜污染定义17
• 1.3.2 膜污染机理17-18
• 1.3.3 膜污染因素18-19
• 1.4 膜改性19-29
• 1.4.1 改性膜材料19-22
• 1.4.2 改性方法22-29
• 1.4.2.1 物理共混改性22-23
• 1.4.2.2 本体改性23-25
• 1.4.2.3 表面改性25-29
• 1.5 论文设计思想29-31
• 第二章 实验部分31-36
• 2.1 实验药品31-32
• 2.2 实验仪器和测试方法32-33
• 2.3 超滤实验33-36
• 2.3.1 静态蛋白质吸附测试33
• 2.3.2 超滤性能和抗污性能测试33-36
• 第三章 磺化聚醚砜超滤膜的制备与性能研究36-52
• 引言36
• 3.1 磺化聚醚砜的制备与性能36-42
• 3.1.1 磺化聚醚砜的合成36-39
• 3.1.2 磺化聚合物表征39-40
• 3.1.3 聚合物的热性能40-42
• 3.2 磺化聚醚砜超滤膜的制备与性能研究42-51
• 3.2.1 磺化聚醚砜超滤膜的制备42-43
• 3.2.2 磺化超滤膜的表征及性能43-51
• 本章小结51-52
• 第四章 两性离子改性聚醚砜超滤膜的制备与性能研究52-70
• 引言52
• 4.1 侧链带两性离子的联苯型聚醚砜的制备与性能52-58
• 4.1.1 两性离子侧基的联苯型聚醚砜的合成52-55
• 4.1.2 两性离子侧基的联苯型聚醚砜聚合物表征55-57
• 4.1.3 两性离子侧基的联苯型聚醚砜聚合物热性能57-58
• 4.2 带两性离子侧基联苯型聚醚砜超滤膜的制备与性能研究58-69
• 4.2.1 超滤膜的制备58
• 4.2.2 两性离子侧基联苯型聚醚砜超滤膜的表征及性能58-65
• 4.2.3 对比分析65-69
• 本章小结69-70
• 第五章 结论70-71
• 参考文献71-78
• 作者简介78-79
• 攻读硕士期间发表的学术论文和成果79-80
• 致谢80

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本文编号：336862