PAN与ETA共聚反应制备平板超滤膜及其性能表征

发布时间：2017-07-01 23:01

  本文关键词：PAN与ETA共聚反应制备平板超滤膜及其性能表征，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以聚丙烯腈(PAN)为膜材料,利用PAN与乙醇胺(ETA)反应引入羟基,分别采用原位共聚和表面改性两种不同的制备过程获得了亲水型PAN平板超滤膜。采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、接触角等对膜的结构和化学组成进行了分析,同时测定膜的纯水通量、截留率、抗污染性能,并进一步研究了膜的分离性能、抗污染性能、机械性能与制备条件之间的关系,具体内容如下：首先采用原位合成法,将ETA添加到PAN铸膜液中,加热处理使其反应,然后结合非溶剂诱导相分离法,制备得到PAN-ETA超滤膜。研究了不同的ETA、PAN浓度以及处理温度对超滤膜的结构和性能的影响。结果表明提高温度有利于加成反应,随着ETA含量的增加膜的亲水性显著提高；PAN浓度的增加使得膜的断面结构由指状孔转变为致密的海绵状孔结构,膜的机械性能得到大幅度提升。改性后膜的抗污染性能得到了增强；通过对比不同反应温度制备的膜的综合性能,获得了最优的膜制备条件为：18%PAN、6%ETA配制的铸膜液80℃下处理6h,其膜的通量为43.52 L·m-2·h-1,PEG10K的截留率为94.01%,在BSA水溶液中运行12h后仍能保持初始通量的92.29%。在此基础上,进一步研究了引入第二添加剂PEG600对膜性能的影响。结果显示,膜的通量和结果可以进一步优化。其次采用表面改性法,采用ETA、乙二胺(EDA)水溶液分别对PAN基膜进行表面修饰研究。通过改变反应温度、时间、单体制备了一系列不同的表面改性超滤膜,并对膜的结构和性能进行了表征。结果表明ETA作为反应液,在80℃下反应12h制备的PAN表面改性膜的性能比较好,其通量为59.45 L·m-2·h-1,对PEG10K的截留率为93.74%,在BSA水溶液中运行3h清洗后通量恢复率为87.79%。采用EDA制备的表面改性膜也拥有同样出色的截留性能和通量,但是膜的机械性能、抗污染性能较差。对比不同制备工艺所获得的膜的性能可以发现,两者各有优点,原位共聚有利于提高膜的抗污染性能和机械性能；而表面改性对表面性能的优化更加明显,拥有较高的通量。
【关键词】：平板超滤膜 乙醇胺 聚丙烯腈 抗污染
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 前言9-10
• 1.2 超滤膜10-12
• 1.3 膜材料与制备12-17
• 1.3.1 超滤膜材料12-13
• 1.3.2 超滤膜的制备方法13-15
• 1.3.3 相转化法的影响因素15-17
• 1.4 超滤膜污染17-20
• 1.4.1 污染机理17
• 1.4.2 影响污染的因素17-20
• 1.5 超滤膜的亲水性改性20-21
• 1.5.1 接枝改性20
• 1.5.2 共混改性20-21
• 1.5.3 PAN共聚改性21
• 1.6 本文研究内容21-22
• 第2章 PAN-ETA共聚平板膜的制备与表征22-50
• 2.1 前言22
• 2.2 实验部分22-28
• 2.2.1 实验药品22-23
• 2.2.2 实验仪器23-24
• 2.2.3 PAN-ETA平板膜的制备24
• 2.2.4 铸膜液和平板膜的性能测试24-28
• 2.3 实验结果与讨论28-49
• 2.3.1 ETA的浓度铸膜液粘度的影响28
• 2.3.2 ETA的浓度对超滤膜的性能的影响28-34
• 2.3.3 PAN的含量对铸膜液粘度的影响34
• 2.3.4 PAN的含量对超滤膜的性能的影响34-40
• 2.3.5 添加剂对铸膜液粘度的影响40-41
• 2.3.6 添加剂对超滤膜的性能的影响41-45
• 2.3.7 温度对铸膜液粘度的影响45-46
• 2.3.8 温度对超滤膜的性能的影响46-49
• 2.4 本章小结49-50
• 第3章 ETA和EDA表面改性PAN超滤膜及其性能测试50-66
• 3.1 前言50
• 3.2 实验部分50-52
• 3.2.1 实验药品50-51
• 3.2.2 实验仪器51
• 3.2.3 平板膜的制备51-52
• 3.2.4 膜的表征52
• 3.3 实验结果与讨论52-65
• 3.3.1 温度对ETA改性膜性能的影响52-57
• 3.3.2 时间对ETA改性膜性能的影响57-61
• 3.3.3 EDA改性膜的性能表征61-65
• 3.4 本章小结65-66
• 第4章 结论66-68
• 4.1 全文小结66
• 4.2 论文创新点66
• 4.3 展望66-68
• 参考文献68-74
• 致谢74-75
• 论文发表情况75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 陈剑;李继定;王鼎;赵之平;陈翠仙;;低温等离子体液相接枝NVP改性PAN膜[J];膜科学与技术;2006年03期

2 罗川南,杨勇;高分子合金分离膜材料及结构研究进展[J];化学研究与应用;2003年02期

3 王保国,孙洪亮,蒋维钧;添加剂对PAN中空纤维超滤膜影响规律研究[J];膜科学与技术;1997年04期

4 吴玉亭，施亚钧;辐照接枝丙烯酸改性聚砜超滤膜[J];水处理技术;1995年01期

  本文关键词：PAN与ETA共聚反应制备平板超滤膜及其性能表征，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：507728