聚氯乙烯基中空纤维复合膜制备及其性能研究

发布时间：2017-07-04 00:14

  本文关键词：聚氯乙烯基中空纤维复合膜制备及其性能研究

  更多相关文章： 纳滤 PVC 双荷电复合层 胺化 界面聚合 冷冻

【摘要】：纳滤是介于超滤和反渗透之间的压力驱动膜分离过程,因其高效的分离性能在水处理等领域得到了广泛的应用。纳滤过程的核心是纳滤膜,因此制备高性能的纳滤膜是进一步提高纳滤分离效率的关键。本文围绕PVC基中空纤维纳滤膜制备的主题,以PVC中空纤维微孔膜为基膜,分别采用常规界面聚合法、胺化-界面聚合法和冷冻界面聚合法制备了纳滤膜,主要研究内容及结果如下：以PVC中空纤维微孔膜为基膜,以PIP为水相单体,TMC为有机相单体,采用常规界面聚合工艺制备了PVC基中空纤维纳滤膜。重点探讨了水相涂覆后吹扫工艺对膜性能的影响。实验结果表明吹扫气通过影响水相层的完整性及水相层中PIP的实际浓度影响最终复合膜的性能。当吹扫气线速度为8 m/s,吹扫时间为5 min,PIP浓度为0.30%,TMC浓度为0.1%时,所制备的复合纳滤膜0.35MPa下对1000 mg/L的MgSO4水溶液截留率约96.4%,相应通量为24.1 L·m-2·h-1。所制备复合纳滤膜对自来水具有良好的软化效果,并且对绝大部分重金属离子和潜在小分子有机污染物有不错的去除效果。提出了具有双荷电复合层结构的复合纳滤膜,并通过胺化-界面聚合法制备了具有双荷电复合层结构的PVC基纳滤膜。该纳滤膜对各盐的截留率为：R[MgCl2]99.0%,R[MgSO4]99.0%,R[CaCl2]≈98.5%, R[Pb(NO3)2]≈95.7%,R[Na2SO4]≈96.0%,纯水通量约30 L·m-2·h-1 (0.35MPa),实现了对多价阴阳离子的同步截留。另外,我们还初步探讨了双荷电复合层复合膜对盐离子的截留机理,结果表明,双荷电层对盐离子的共同截留作用是实现同步分离多价阴阳离子的主要原因。预计该类型的纳滤膜在饮用水深度处理及反渗透海水淡化预处理等方面具有良好的应用前景。在常规界面聚合工艺的基础上,在水相涂覆后引入了冷冻工序,通过降低界面聚合反应区的温度来控制界面聚合进程,制得了疏松且相对规整的复合层。冷冻时间为6min所制备的复合纳滤膜对1000 mg/L MgSO4水溶液的截留率为96.0%,水通量为52L·m-2·h-1 (0.35MPa),相比常规界面聚合法提高了一倍多。另外,采用冷冻界面聚合法制备的复合纳滤膜具有相对光滑的表面,预计具有良好的抗污染性能。
【关键词】：纳滤 PVC 双荷电复合层 胺化 界面聚合 冷冻
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ342.8;TQ051.893
【目录】：

• 学位论文的主要创新点3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 文献综述8-28
• 1.1 膜分离技术发展概述8-13
• 1.1.1 膜及膜分离技术简介8-9
• 1.1.2 膜的定义及分类9-10
• 1.1.3 主要膜分离过程及研究进展10-13
• 1.2 纳滤13-23
• 1.2.1 纳滤简介13-15
• 1.2.2 纳滤膜制备及改性方法15-20
• 1.2.3 纳滤膜分离机理20-21
• 1.2.4 纳滤膜的应用21-22
• 1.2.5 纳滤膜的保存22-23
• 1.3 中空纤维纳滤膜的研究23
• 1.4 聚氯乙烯微孔膜及其改性23-25
• 1.4.1 基于碳氯键(C-Cl)的亲核取代24-25
• 1.5 课题的提出及主要研究思路25-28
• 第二章 实验部分28-34
• 2.1 实验原料及设备28-29
• 2.1.1 主要实验材料28-29
• 2.1.2 主要实验设备29
• 2.2 实验方法29-34
• 2.2.1 分析测试方法29-30
• 2.2.2 分离性能测试方法30-31
• 2.2.3 加标测试31-34
• 第三章 PVC基中空纤维复合纳滤膜的制备及其应用研究34-44
• 3.1 引言34
• 3.2 复合纳滤膜的制备34
• 3.3 结果与讨论34-41
• 3.3.1 复合膜表面形貌及荷电性分析35-36
• 3.3.2 界面聚合关键因素36-39
• 3.3.3 稳定运行实验39-40
• 3.3.4 加标测试40-41
• 3.4 本章小结41-44
• 第四章 胺化-界面聚合法制备PVC基双荷电层纳滤膜44-56
• 4.1 引言44
• 4.2 PVC基双荷电层纳滤膜的制备44-45
• 4.3 结果与讨论45-53
• 4.3.1 PVC胺化反应的验证45-47
• 4.3.2 双荷电复合层的表征47-49
• 4.3.3 ANF膜的分离性能49-51
• 4.3.4 双电层复合层的传质分离机理初探51-53
• 4.4 本章小结53-56
• 第五章 冷冻界面聚合法制备高通量复合纳滤膜56-62
• 5.1 引言56
• 5.2 冷冻界面聚合法制备复合纳滤膜56
• 5.3 结果与讨论56-61
• 5.3.1 XPS元素分析57
• 5.3.2 AFM分析57-58
• 5.3.3 复合膜微结构分析58-59
• 5.3.4 冷冻处理对膜机械性能的影响59-60
• 5.3.5 FNF-PVC膜的分离性能60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第六章 结论与展望62-64
• 6.1 主要结论62
• 6.2 主要创新点62-63
• 6.3 研究展望63-64
• 参考文献64-72
• 发表论文和参加科研情况说明72-74
• 致谢74

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