PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜的制备及其性能研究
发布时间：2022-12-11 21:18
膜分离技术能去除各种水体污染物,其已成为应用于废水处理领域的一种有效方法。聚偏氟乙烯（PVDF）膜具有良好的耐化学腐蚀性、热稳定性和高机械强度等优点,被广泛应用于超滤和微滤领域。然而,PVDF膜本身较强的疏水性导致其渗透通量低,当处理含有有机物、胶体物质和生物物质的水溶液时会产生严重的膜污染,降低了膜的使用寿命,导致更换成本增加。研究发现膜亲水性的提高能增强其抗污染性能,可以有效阻止污染物吸附、沉积在膜表面。共混改性相对于化学接枝或表面涂覆改性,不需要预处理和复杂的工艺优化,适合工业化应用。共混改性添加剂主要有无机纳米颗粒、亲水性聚合物和两亲性聚合物:无机纳米颗粒具有粒度细、比表面积大以及表面能高的特点,极易在有机溶剂中发生团聚,难以均匀分散于铸膜液中;亲水性聚合物与疏水PVDF之间相容性较差,在分离膜制备过程中容易流失;两亲性聚合物与PVDF之间有较好的相容性,同时也提高了PVDF的亲水性。因此,我们创新性地设计和合成了一种新型的两亲性共聚物PVDF-g-PMABSA,以其作为改性剂,通过共混法来改善PVDF膜的性能。本文以2-甲基丙烯酰氯和对氨基苯磺酸原料,通过酰胺化反应合成了一种...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 膜的定义和分类
1.2.1 膜的定义
1.2.2 膜的分类
1.2.3 相转化成膜法
1.3 聚偏氟乙烯膜性质简介
1.4 膜污染过程及其原理分析
1.4.1 膜污染过程
1.4.2 膜污染原理分析
1.5 聚偏氟乙烯膜亲水改性研究
1.5.1 表面涂覆改性
1.5.2 化学接枝改性
1.5.3 臭氧处理改性
1.5.4 等离子体处理改性
1.5.5 辐射接枝改性
1.5.6 无机共混改性
1.5.7 有机共混改性
1.5.8 改性方法小结
1.6 本课题的提出
1.6.1 课题研究的意义
1.6.2 研究的主要内容
第二章 实验部分
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 主要原料与试剂
2.1.2 主要实验仪器
2.2 两亲性聚合物的制备
2.2.1 对-甲基丙烯酰胺基苯磺酸的合成
2.2.2 PVDF-g-PMABSA的制备
2.3 PVDF-g-PMABSA的表征
2.3.1 接枝度计算
2.3.2 聚合物结构表征
2.4 铸膜液浓度对PVDF膜结构和性能的影响
2.4.1 铸膜液粘度的测定
2.4.2 扫描电子显微镜(FE-SEM)分析
2.4.3 铸膜液浓度对PVDF膜分离性能的影响
2.5 PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜的制备
2.6 PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜的表征
2.6.1 傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)分析
2.6.2 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.6.3 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析
2.6.4 膜表面Zeta电位的测定
2.6.5 接触角(CA)测定
2.7 膜分离性能评价
2.7.1 渗透通量
2.7.2 截留率测定
2.7.3 孔隙率和平均孔径
2.7.4 膜对pH值响应性测试
2.8 膜抗污染性能测试
2.8.1 BSA静态吸附实验
2.8.2 BSA循环过滤及其清洗实验
2.8.3 膜污染指数
2.8.4 膜阻力分析
第三章 PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜的制备及表征
3.1 铸膜液浓度的优化
3.1.1 聚偏氟乙烯溶液粘度的测定
3.1.2 不同浓度PVDF超滤膜微观结构的变化
3.1.3 不同浓度PVDF超滤膜分离性能的变化
3.2 PVDF-g-PMABSA共聚物的合成及其表征
3.2.1 共聚反应条件的优化
3.2.2 PVDF-g-PMABSA共聚物表征
3.3 PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜的表征
3.3.1 PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜表面红外分析
3.3.2 PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜表面XPS分析
3.3.3 PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜表面及断面SEM分析
3.3.4 膜表面荷电性分析
3.3.5 PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜表面亲水性分析
3.4 本章小结
第四章 PVDF膜分离性能与抗污染性能研究
4.1 分离性能研究
4.1.1 孔隙率和平均孔径
4.1.2 渗透通量和截留率
4.1.3 膜对pH值响应性研究
4.2 抗污染性能研究
4.2.1 BSA静态吸附
4.2.2 BSA动态吸附实验
4.2.3 膜污染指数分析
4.2.4 膜污染阻力分析
4.3 本章小结
第五章 原膜和共混膜油水分离性能研究
5.1 PVDF膜分离大豆油水乳液通量衰减比较
5.2 清洗后通量恢复率和COD截留率
5.3 原膜与共混膜膜阻力分析
5.4 不同浓度油对共混膜分离性能的影响
5.5 不同清洗条件对膜通量恢复率的影响
5.5.1 清洗条件的优化
5.5.2 NaOH溶液的优化
5.6 油水分离长期稳定性实验
5.7 本章小结
第六章 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]膜分离技术及其在食品工业中的应用[J]. 孙慧,林强,李佳佳,秦国彤,魏微. 应用化工. 2017(03)
[2]膜分离技术在植物提取分离中的应用[J]. 周娟娟,孙永,龚盛昭. 广东化工. 2017(01)
[3]臭氧预处理制备PVDF接枝SSS离子交换膜[J]. 颜明姣,王磊,李陈,王旭东,唐卫婷,山斓. 环境工程学报. 2016(11)
[4]聚偏氟乙烯膜亲水改性研究进展[J]. 张松峰,吴力立. 化工进展. 2016(08)
[5]聚偏氟乙烯接枝改性的研究进展[J]. 郑怡磊,朱伟伟,方敏. 化工生产与技术. 2016(03)
[6]超亲水-水下超疏油PVDF-g-PAA多孔膜的制备及油水分离性能[J]. 高虹,段月琴,袁志好. 高等学校化学学报. 2016(06)
[7]聚偏氟乙烯超滤膜亲水改性研究进展[J]. 刘建伟,于水利. 工业用水与废水. 2016(01)
[8]膜蒸馏用PVDF抗复合污染膜的制备与测试[J]. 李英,高云霄,李保安. 化学工业与工程. 2016(06)
[9]离子液体/聚偏氟乙烯电解质膜的辐射改性研究[J]. 董珍,彭静,张星,李久强,居学成,翟茂林,赵龙. 辐射研究与辐射工艺学报. 2014(05)
[10]中国人口分布的水资源限制性与限制度研究[J]. 封志明,杨艳昭,游珍. 自然资源学报. 2014(10)
硕士论文
[1]改性聚偏氟乙烯超滤膜抗污染性能研究[D]. 李旭辉.哈尔滨工业大学 2010
[2]混合相分离法制备聚偏氟乙烯膜[D]. 王建强.北京化工大学 2010
本文编号：3719519
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 膜的定义和分类
1.2.1 膜的定义
1.2.2 膜的分类
1.2.3 相转化成膜法
1.3 聚偏氟乙烯膜性质简介
1.4 膜污染过程及其原理分析
1.4.1 膜污染过程
1.4.2 膜污染原理分析
1.5 聚偏氟乙烯膜亲水改性研究
1.5.1 表面涂覆改性
1.5.2 化学接枝改性
1.5.3 臭氧处理改性
1.5.4 等离子体处理改性
1.5.5 辐射接枝改性
1.5.6 无机共混改性
1.5.7 有机共混改性
1.5.8 改性方法小结
1.6 本课题的提出
1.6.1 课题研究的意义
1.6.2 研究的主要内容
第二章 实验部分
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 主要原料与试剂
2.1.2 主要实验仪器
2.2 两亲性聚合物的制备
2.2.1 对-甲基丙烯酰胺基苯磺酸的合成
2.2.2 PVDF-g-PMABSA的制备
2.3 PVDF-g-PMABSA的表征
2.3.1 接枝度计算
2.3.2 聚合物结构表征
2.4 铸膜液浓度对PVDF膜结构和性能的影响
2.4.1 铸膜液粘度的测定
2.4.2 扫描电子显微镜(FE-SEM)分析
2.4.3 铸膜液浓度对PVDF膜分离性能的影响
2.5 PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜的制备
2.6 PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜的表征
2.6.1 傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)分析
2.6.2 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.6.3 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析
2.6.4 膜表面Zeta电位的测定
2.6.5 接触角(CA)测定
2.7 膜分离性能评价
2.7.1 渗透通量
2.7.2 截留率测定
2.7.3 孔隙率和平均孔径
2.7.4 膜对pH值响应性测试
2.8 膜抗污染性能测试
2.8.1 BSA静态吸附实验
2.8.2 BSA循环过滤及其清洗实验
2.8.3 膜污染指数
2.8.4 膜阻力分析
第三章 PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜的制备及表征
3.1 铸膜液浓度的优化
3.1.1 聚偏氟乙烯溶液粘度的测定
3.1.2 不同浓度PVDF超滤膜微观结构的变化
3.1.3 不同浓度PVDF超滤膜分离性能的变化
3.2 PVDF-g-PMABSA共聚物的合成及其表征
3.2.1 共聚反应条件的优化
3.2.2 PVDF-g-PMABSA共聚物表征
3.3 PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜的表征
3.3.1 PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜表面红外分析
3.3.2 PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜表面XPS分析
3.3.3 PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜表面及断面SEM分析
3.3.4 膜表面荷电性分析
3.3.5 PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜表面亲水性分析
3.4 本章小结
第四章 PVDF膜分离性能与抗污染性能研究
4.1 分离性能研究
4.1.1 孔隙率和平均孔径
4.1.2 渗透通量和截留率
4.1.3 膜对pH值响应性研究
4.2 抗污染性能研究
4.2.1 BSA静态吸附
4.2.2 BSA动态吸附实验
4.2.3 膜污染指数分析
4.2.4 膜污染阻力分析
4.3 本章小结
第五章 原膜和共混膜油水分离性能研究
5.1 PVDF膜分离大豆油水乳液通量衰减比较
5.2 清洗后通量恢复率和COD截留率
5.3 原膜与共混膜膜阻力分析
5.4 不同浓度油对共混膜分离性能的影响
5.5 不同清洗条件对膜通量恢复率的影响
5.5.1 清洗条件的优化
5.5.2 NaOH溶液的优化
5.6 油水分离长期稳定性实验
5.7 本章小结
第六章 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]膜分离技术及其在食品工业中的应用[J]. 孙慧,林强,李佳佳,秦国彤,魏微. 应用化工. 2017(03)
[2]膜分离技术在植物提取分离中的应用[J]. 周娟娟,孙永,龚盛昭. 广东化工. 2017(01)
[3]臭氧预处理制备PVDF接枝SSS离子交换膜[J]. 颜明姣,王磊,李陈,王旭东,唐卫婷,山斓. 环境工程学报. 2016(11)
[4]聚偏氟乙烯膜亲水改性研究进展[J]. 张松峰,吴力立. 化工进展. 2016(08)
[5]聚偏氟乙烯接枝改性的研究进展[J]. 郑怡磊,朱伟伟,方敏. 化工生产与技术. 2016(03)
[6]超亲水-水下超疏油PVDF-g-PAA多孔膜的制备及油水分离性能[J]. 高虹,段月琴,袁志好. 高等学校化学学报. 2016(06)
[7]聚偏氟乙烯超滤膜亲水改性研究进展[J]. 刘建伟,于水利. 工业用水与废水. 2016(01)
[8]膜蒸馏用PVDF抗复合污染膜的制备与测试[J]. 李英,高云霄,李保安. 化学工业与工程. 2016(06)
[9]离子液体/聚偏氟乙烯电解质膜的辐射改性研究[J]. 董珍,彭静,张星,李久强,居学成,翟茂林,赵龙. 辐射研究与辐射工艺学报. 2014(05)
[10]中国人口分布的水资源限制性与限制度研究[J]. 封志明,杨艳昭,游珍. 自然资源学报. 2014(10)
硕士论文
[1]改性聚偏氟乙烯超滤膜抗污染性能研究[D]. 李旭辉.哈尔滨工业大学 2010
[2]混合相分离法制备聚偏氟乙烯膜[D]. 王建强.北京化工大学 2010
本文编号：3719519
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3719519.html
