用于膜蒸馏的PVDF/PDMS疏水复合膜的研究及性能优化
发布时间：2021-08-30 19:57
通过表面涂覆法制备聚偏氟乙烯（PVDF）/有机硅疏水复合膜.实验将聚二甲基硅氧烷（PDMS）、正硅酸乙酯（TEOS）及催化剂二丁基二月桂酸锡按一定比例混合,涂于聚偏氟乙烯中空纤维膜基膜表面并固化交联,研究和讨论影响涂层效果的主要因素,得到正交实验的最优因子组合,使改性后的膜丝具有较好的性能.结果表明:在正己烷/聚二甲基硅氧烷/正硅酸乙酯/催化剂体系中,正硅酸乙酯含量是影响膜蒸馏水通量的主要因素;聚二甲基硅氧烷含量对膜的透气系数的影响最大,浸泡时间主要影响膜的疏水性.优化的疏水涂层条件为:m（聚二甲基硅氧烷）∶m（正硅酸乙酯）∶m（催化剂）=10∶2∶1（质量比）,涂层温度28℃,浸泡时间20s.测试结果显示,有机硅涂敷后聚偏氟乙烯膜的表面静态接触角从83°提高到116°,且膜蒸馏通量保持率达90%以上,通量随运行时间延长的衰减情况得到改善.
【文章来源】：膜科学与技术. 2016,36(04)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图１疏水改性操作流程示意图Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｄｉａｇｒａｍｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ
１．表１涂层液组成与浸泡时间正交实验表Ｔａｂｌｅ１Ｑｒｔｈｏｇｏｎａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｍｅｍｂｒａｎｅｃａｓｔｉｎｇｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｓｏａｋｉｎｇｔｉｍｅ水平因素ＡＢＣ１６％２％５ｓ２８％４％１０ｓ３１０％６％２０ｓ２结果与讨论２．１ＰＤＭＳ交联聚合物的红外光谱分析对ＰＶＤＦ中空纤维膜的原丝及涂敷后的改性丝ＰＶＤＦ／ＰＤＭＳ进行红外分析．测试前，将样品浸泡于正己烷中，以除去膜表面残余的ＰＤＭＳ，干燥后红外测试．红外光谱见图３．图３ＰＶＤＦ膜和涂敷后ＰＶＤＦ／ＰＤＭＳ膜的ＦＴ－ＩＲ（傅立叶变换红外光谱）图Ｆｉｇ．３ＴｈｅＦＴ－ＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｏｓｃｏｐｙ）ｓｐｅｃｔｒａｏｆｔｈｅＰＶＤＦ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｆｌｕｏｒｉｄｅｍｅｍｂｒａｎｅａｎｄＰＶＤＦ／ＰＤＭＳ（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）ｍｅｍｂｒａｎｅ从图３中可以看出，在２８４０～３０００ｃｍ－１之间出现的强波峰是ＣＨ２的伸缩振动吸收峰，而１０６８，１１８６和８７２ｃｍ－１处均是ＰＶＤＦ上Ｃ—Ｆ键的特征吸收峰．涂敷后，在１５９６ｃｍ－１附近和１４２８ｃｍ－１处
固化交联得到的有机硅分子链较短、交联度低，不规则地黏附在膜表面，表面粗糙，表现为疏水性有所提高，静态接触角较高；当ＰＤＭＳ含量增高时，交联的有机硅分子链较长、表面粗糙度低，疏水层从粗糙的不连续趋向于光滑的连续相，因此接触角有所下降．ＭＤ通量保持率呈逐渐上升趋势，主要是由于在６％～１０％固含质量分数范围内增大水平时，膜的疏水性提高，水在膜孔的浸润深度降低，即膜的抗浸润性增强，表观表现为ＭＤ疏水通量提高．此时由于ＰＤＭＳ固含质量分数较低，膜表面的疏水层稀图５ＰＤＭＳ固含量对膜性能的影响Ｆｉｇ．５ＰＤＭＳｐｏｒｔｉｏｎｖｅｒｓｕｓｍｅｍｂｒａｎｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ薄且成不连续相，所以１０％时膜丝疏水通量保持率最高．随ＰＤＭＳ浓度的提高，疏水介质的连续性增加，膜孔阻力增大，膜丝透气系数呈下降趋势．疏水通量保持率在因素Ａ第三水平时有最大值０．８９６，且此时膜丝具有较好的疏水性（接触角１０２°）及一定的透气性０．２７５ｍＬ／（ｍ２·Ｐａ·ｓ），所以此水平
【参考文献】：
期刊论文
[1]热致相分离聚乙烯-聚丙烯共混平板疏水微孔膜的制备及其膜蒸馏性能研究[J]. 唐娜,蒋建伟,袁丽娜,张蕾,韩怀远. 膜科学与技术. 2013(06)
[2]中空纤维多孔膜性能评价方法探讨[J]. 吕晓龙. 膜科学与技术. 2011(02)
[3]聚偏氟乙烯膜的超疏水改性研究[J]. 林汉阳,武春瑞,吕晓龙. 膜科学与技术. 2010(02)
[4]聚醚砜微孔膜的疏水改性及其在膜蒸馏中的应用[J]. 徐丽,许颖,杜春慧,徐又一. 功能材料. 2007(04)
[5]用于膜蒸馏的膜材料现状[J]. 唐娜,刘家祺,马敬环. 化工进展. 2003(08)
[6]聚酰亚胺微孔膜疏水化用于膜蒸馏[J]. 孔瑛,杨金荣,李阳初,吴庸烈,徐纪平. 功能高分子学报. 1997(02)
[7]含氮硅烷对聚二甲基硅氧烷涂膜表面疏水性的影响[J]. 王平,郭洪猷,宋兰花,张宗玲,吴念祖. 高分子学报. 1995(06)
硕士论文
[1]膜蒸馏系统传热传质过程优化实验研究[D]. 何铁峰.内蒙古工业大学 2009
本文编号：3373406
【文章来源】：膜科学与技术. 2016,36(04)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图１疏水改性操作流程示意图Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｄｉａｇｒａｍｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ
１．表１涂层液组成与浸泡时间正交实验表Ｔａｂｌｅ１Ｑｒｔｈｏｇｏｎａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｍｅｍｂｒａｎｅｃａｓｔｉｎｇｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｓｏａｋｉｎｇｔｉｍｅ水平因素ＡＢＣ１６％２％５ｓ２８％４％１０ｓ３１０％６％２０ｓ２结果与讨论２．１ＰＤＭＳ交联聚合物的红外光谱分析对ＰＶＤＦ中空纤维膜的原丝及涂敷后的改性丝ＰＶＤＦ／ＰＤＭＳ进行红外分析．测试前，将样品浸泡于正己烷中，以除去膜表面残余的ＰＤＭＳ，干燥后红外测试．红外光谱见图３．图３ＰＶＤＦ膜和涂敷后ＰＶＤＦ／ＰＤＭＳ膜的ＦＴ－ＩＲ（傅立叶变换红外光谱）图Ｆｉｇ．３ＴｈｅＦＴ－ＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｏｓｃｏｐｙ）ｓｐｅｃｔｒａｏｆｔｈｅＰＶＤＦ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｆｌｕｏｒｉｄｅｍｅｍｂｒａｎｅａｎｄＰＶＤＦ／ＰＤＭＳ（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）ｍｅｍｂｒａｎｅ从图３中可以看出，在２８４０～３０００ｃｍ－１之间出现的强波峰是ＣＨ２的伸缩振动吸收峰，而１０６８，１１８６和８７２ｃｍ－１处均是ＰＶＤＦ上Ｃ—Ｆ键的特征吸收峰．涂敷后，在１５９６ｃｍ－１附近和１４２８ｃｍ－１处
固化交联得到的有机硅分子链较短、交联度低，不规则地黏附在膜表面，表面粗糙，表现为疏水性有所提高，静态接触角较高；当ＰＤＭＳ含量增高时，交联的有机硅分子链较长、表面粗糙度低，疏水层从粗糙的不连续趋向于光滑的连续相，因此接触角有所下降．ＭＤ通量保持率呈逐渐上升趋势，主要是由于在６％～１０％固含质量分数范围内增大水平时，膜的疏水性提高，水在膜孔的浸润深度降低，即膜的抗浸润性增强，表观表现为ＭＤ疏水通量提高．此时由于ＰＤＭＳ固含质量分数较低，膜表面的疏水层稀图５ＰＤＭＳ固含量对膜性能的影响Ｆｉｇ．５ＰＤＭＳｐｏｒｔｉｏｎｖｅｒｓｕｓｍｅｍｂｒａｎｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ薄且成不连续相，所以１０％时膜丝疏水通量保持率最高．随ＰＤＭＳ浓度的提高，疏水介质的连续性增加，膜孔阻力增大，膜丝透气系数呈下降趋势．疏水通量保持率在因素Ａ第三水平时有最大值０．８９６，且此时膜丝具有较好的疏水性（接触角１０２°）及一定的透气性０．２７５ｍＬ／（ｍ２·Ｐａ·ｓ），所以此水平
【参考文献】：
期刊论文
[1]热致相分离聚乙烯-聚丙烯共混平板疏水微孔膜的制备及其膜蒸馏性能研究[J]. 唐娜,蒋建伟,袁丽娜,张蕾,韩怀远. 膜科学与技术. 2013(06)
[2]中空纤维多孔膜性能评价方法探讨[J]. 吕晓龙. 膜科学与技术. 2011(02)
[3]聚偏氟乙烯膜的超疏水改性研究[J]. 林汉阳,武春瑞,吕晓龙. 膜科学与技术. 2010(02)
[4]聚醚砜微孔膜的疏水改性及其在膜蒸馏中的应用[J]. 徐丽,许颖,杜春慧,徐又一. 功能材料. 2007(04)
[5]用于膜蒸馏的膜材料现状[J]. 唐娜,刘家祺,马敬环. 化工进展. 2003(08)
[6]聚酰亚胺微孔膜疏水化用于膜蒸馏[J]. 孔瑛,杨金荣,李阳初,吴庸烈,徐纪平. 功能高分子学报. 1997(02)
[7]含氮硅烷对聚二甲基硅氧烷涂膜表面疏水性的影响[J]. 王平,郭洪猷,宋兰花,张宗玲,吴念祖. 高分子学报. 1995(06)
硕士论文
[1]膜蒸馏系统传热传质过程优化实验研究[D]. 何铁峰.内蒙古工业大学 2009
本文编号：3373406
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3373406.html
