TIPS法PVDF改性膜的制备及性能研究

发布时间：2023-03-25 07:09

　　聚偏氟乙烯(PVDF)膜由于其机械强度高、介电常数高、热稳定性好等优点在众多分离膜中脱颖而出。然而,在超滤过程中,PVDF膜由于其高疏水性而容易结垢,抗污染能力较低,导致膜的使用寿命和使用效率受到限制。因此,对PVDF膜进行改性,提高膜的亲水性,是进一步发展PVDF超滤膜的重中之重。本文选用不同形态的ZnO和离子液体作为添加剂,通过热致相分离(TIPS)法制备了PVDF改性膜,研究了添加剂的种类、含量对膜形貌结构和性能的影响,具体如下:首先,本文通过TIPS法制备了PVDF平板膜。研究了PVDF浓度、稀释剂配比和凝固浴温度对膜微观结构、亲水性、力学性能、孔隙率和透水性等的影响。研究发现,在PVDF浓度为20%,磷酸三乙酯(TEP)质量分数为27%,凝固浴温度为60℃时,膜的综合性能最优。其次,本文通过TIPS法制备了以不同形态的纳米ZnO为添加剂的PVDF/ZnO杂化膜,系统研究了ZnO粒子的形态对杂化膜的微观结构和性能的影响。研究表明,ZnO加入可以提高膜的光催化作用,在处理染料废水过程中,杂化膜可以在光照下降解有机染料进行自清洁作用,同时发现掺杂多孔ZnO的PVDF杂化膜(即P-Z...

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【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 前言
    1.1 膜分离技术
        1.1.1 膜分离技术发展历程
        1.1.2 膜分离技术的特点
        1.1.3 分离膜的分类
    1.2 超滤膜
        1.2.1 超滤膜的分离原理
        1.2.2 超滤膜材料
        1.2.3 超滤膜的制备方法
        1.2.4 超滤膜的应用
    1.3 聚偏氟乙烯(PVDF)膜的改性方法
        1.3.1 表面改性
        1.3.2 本体改性
        1.3.3 共混改性
    1.4 离子液体
        1.4.1 离子液体的发展
        1.4.2 离子液体的应用
    1.5 纳米氧化锌(ZnO)
    1.6 本课题的研究意义和研究内容
        1.6.1 本课题的研究意义
        1.6.2 本课题的研究内容
第二章 PVDF平板膜的制备与性能研究
    2.1 实验试剂及主要仪器
        2.1.1 主要实验试剂
        2.1.2 实验主要仪器
    2.2 PVDF膜的制备
    2.3 PVDF膜的结构表征和性能测试
        2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.2 孔隙率
        2.3.3 机械性能
        2.3.4 接触角
        2.3.5 水通量
        2.3.6 截留率
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 聚合物浓度对膜结构的影响
        2.4.2 聚合物浓度对膜孔隙率和拉伸强度的影响
        2.4.3 聚合物浓度对膜亲水性的影响
        2.4.4 聚合物浓度对膜水通量和截留率的影响
        2.4.5 稀释剂配比的影响
        2.4.6 凝固浴温度对膜水通量和截留率的影响
        2.4.7 凝固浴温度对膜亲水性的影响
        2.4.8 凝固浴温度对膜结构的影响
    2.5 本章小结
第三章 掺杂不同形态纳米ZnO的 PVDF杂化膜的制备与性能研究
    3.1 实验试剂及主要仪器
        3.1.1 实验主要仪器
        3.1.2 实验主要仪器
    3.2 纳米ZnO的制备
    3.3 PVDF/ZnO杂化膜的制备
    3.4 纳米ZnO的表征
    3.5 PVDF/ZnO杂化膜的表征和性能测试
        3.5.1 X射线衍射(XRD)分析
        3.5.2 红外光谱(FTIR)分析
        3.5.3 差示扫描量热仪(DSC)
        3.5.4 X射线能谱仪(EDX)
        3.5.5 原子力显微镜(AFM)
        3.5.6 抗污染性能
        3.5.7 自清洁性能
        3.5.8 其它表征与测试
    3.6 结果与讨论
        3.6.1 纳米ZnO的 XRD分析
        3.6.2 纳米ZnO的 SEM分析
        3.6.3 PVDF/ZnO杂化膜的XRD表征
        3.6.4 PVDF/ZnO杂化膜的FTIR表征
        3.6.5 PVDF/ZnO杂化膜的DSC表征
        3.6.6 PVDF/ZnO杂化膜的微观结构
        3.6.7 PVDF/ZnO杂化膜的表面元素分布
        3.6.8 PVDF/ZnO杂化膜的表面特征、孔隙率和拉伸强度
        3.6.9 PVDF/ZnO杂化膜的亲水性
        3.6.10 PVDF/ZnO杂化膜的渗透性能
        3.6.11 PVDF/ZnO杂化膜的抗污染性能
        3.6.12 PVDF/ZnO杂化膜的光催化自清洁性能
    3.7 本章小结
第四章 掺杂多孔纳米ZnO的 PVDF杂化膜的制备与性能研究
    4.1 实验试剂及主要仪器
    4.2 多孔ZnO的制备
    4.3 PVDF/ZnO杂化膜的制备
    4.4 PVDF/ZnO杂化膜的表征和性能测试
    4.5 结果与讨论
        4.5.1 PVDF/ZnO杂化膜的形貌结构
        4.5.2 PVDF/ZnO杂化膜的力学性能
        4.5.3 PVDF/ZnO杂化膜的亲水性
        4.5.4 PVDF/ZnO杂化膜的水通量和截留率
        4.5.5 PVDF/ZnO杂化膜的抗污染性能
        4.5.6 PVDF/ZnO杂化膜的自清洁性能
    4.6 本章小结
第五章 离子液体改性PVDF超滤膜的制备与性能研究
    5.1 实验试剂及主要仪器
        5.1.1 主要实验试剂
        5.1.2 实验主要仪器
    5.2 [Bmim]Cl改性PVDF超滤膜的制备
    5.3 [Bmim]Cl改性PVDF超滤膜的表征和性能测试
    5.4 结果与讨论
        5.4.1 [Bmim]Cl改性PVDF超滤膜的XRD分析
        5.4.2 [Bmim]Cl改性PVDF超滤膜的FTIR分析
        5.4.3 [Bmim]Cl改性PVDF超滤膜的EDX分析
        5.4.4 [Bmim]Cl改性PVDF超滤膜的微观形态
        5.4.5 [Bmim]Cl改性PVDF超滤膜的孔隙率和拉伸性能
        5.4.6 [Bmim]Cl改性PVDF超滤膜的亲水性
        5.4.7 [Bmim]Cl改性PVDF超滤膜的水通量和截留率
        5.4.8 [Bmim]Cl改性PVDF超滤膜的抗污染性能
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢



本文编号：3770792