PVC改性超滤膜制备及性能研究

发布时间：2017-07-27 08:21

  本文关键词：PVC改性超滤膜制备及性能研究

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【摘要】：聚氯乙烯(PVC)有产量高、廉价、耐酸碱腐蚀性及耐磨性等优点,被广泛应用于超滤膜领域。但由于PVC超滤膜亲水性、耐热性和机械强度较差,导致其发展受到了限制。本论文通过探索聚合物浓度、添加剂含量、停留时间及凝胶浴温度等因素,确定最佳制备PVC超滤膜工艺条件。然后对制备的超滤膜进行改性。分别探索了有机共混改性、有机-无机杂化共混改性。并得到以下结论。研究确定了PVC超滤膜制备工艺条件：聚氯乙烯(PVC)浓度为18wt.%,无水氯化锂浓度为6wt.%,聚乙二醇浓度为2wt.%,溶剂蒸发时间为1min,凝胶温度为冰水混合物(0℃)。在该条件下制各的PVC超滤膜其表面及断面都有良好的形态及孔径结构,有高的水通量(630L·m-2·h-1),对BSA有高的截留率(96%以上)。并且使用Flory-Huggins方程对PVC三元制膜体系的相图进行计算,与实验结果进行比较,发现计算结果与实验结果吻合较好。研究了PVC超滤膜有机共混改性。分别选择PS和ABS塑料与PVC进行共混,实验结果发现,PS塑料与各类致孔剂的混溶比例低。并且,PVC与PS共混时发现两者相容性差,无法共混制膜。PVC与ABS共混后有良好的成膜性能,该共混膜分离性能优良,其纯水通量为340L·m-2·h-1,对牛血清蛋白的截留率在95%以上。共混膜在高压和高温下长时间运行,其截留率仍出现了一定的下降,但与纯PVC超滤膜相比,其截留率的下降速率出现了明显的减缓趋势。研究了PVC超滤膜有机-无机杂化共混改性。选择的无机共混材料为硅酸钙,实验结果发现,在硅酸钙含量为5wt.%时,共混膜具有良好的机械强度、热稳定性及耐强碱腐蚀性能。在0.4MPa过膜压力下持续运行5h,对BSA的截留率保持在96%以上；在50℃下持续运行5h时,其对BSA的截留率保持在94%以上。将共混膜在pH=13的强碱溶液中浸泡24h,膜面无明显损伤,截留率仍保持在96%以上；在pH=2的强酸中浸泡24h,膜面损伤明显,截留率明显下降。并且,通过对共混膜制备工艺的调整,实现了共混膜对相对分子量为2000～67000的物质截留,完成了其结构调整,扩大了共混膜的使用范围,使其更加具备了工业应用价值。
【关键词】：PVC 超滤膜 有机共混改性 有机-无机共混改性
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-26
• 1.1 膜分离技术13-18
• 1.1.1 膜分离技术的发展13-14
• 1.1.2 膜分离技术特点14
• 1.1.3 膜的分类14-15
• 1.1.4 膜材料15-16
• 1.1.5 分离膜的制备16-18
• 1.2 超滤膜18-21
• 1.2.1 超滤膜简介18
• 1.2.2 超滤的基本原理18-19
• 1.2.3 超滤膜的特点及改性19-21
• 1.3 PVC超滤膜研究进展21-22
• 1.3.1 PVC的特点及发展21-22
• 1.3.2 PVC超滤膜的研究进展22
• 1.4 共混超滤膜的研究进展22-24
• 1.4.1 高分子材料共混超滤膜22-23
• 1.4.2 有机-无机杂化超滤膜23-24
• 1.5 本论文研究内容及意义24-26
• 第2章 实验材料与方法26-33
• 2.1 实验试剂与仪器26-27
• 2.1.1 实验试剂26-27
• 2.1.2 实验仪器27
• 2.2 超滤膜制备方法27
• 2.3 超滤膜结构及性能表征27-31
• 2.3.1 膜孔结构形态27-28
• 2.3.2 超滤膜分离性能测试28-30
• 2.3.3 超滤膜亲水性能测试30
• 2.3.4 超滤膜机械性能测试30-31
• 2.3.5 超滤膜耐温性能测试31
• 2.3.6 超滤膜耐酸碱腐蚀性能测试31
• 2.4 本章小结31-33
• 第3章 PVC超滤膜的制备及性能研究33-48
• 3.1 引言33-34
• 3.2 PVC超滤膜制膜工艺的研究34-39
• 3.2.1 PVC浓度对膜结构的影响34-35
• 3.2.2 致孔剂浓度对膜结构的影响35-36
• 3.2.3 蒸发时间对膜结构的影响36-37
• 3.2.4 凝胶温度对膜结构的影响37-38
• 3.2.5 PVC超滤膜制膜工艺确定38-39
• 3.3 PVC超滤膜分离性能测试39-42
• 3.4 PVC多元制膜体系的计算42-47
• 3.4.1 三元相图计算43-44
• 3.4.2 相互作用参数44-46
• 3.4.3 计算结果与实验结果对比46-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 对PVC超滤膜的有机共混改性探索48-57
• 4.1 引言48-49
• 4.2 PVC/PS共混超滤膜制备研究49-51
• 4.3 PVC/ABS共混超滤膜研究51-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第5章 PVC超滤膜有机/无机杂化改性研究57-75
• 5.1 前言57
• 5.2 PVC/硅酸钙杂化共混超滤膜研究57-65
• 5.2.1 PVC/硅酸钙共混超滤膜制备58
• 5.2.2 PVC/硅酸钙共混超滤膜分离性能及亲水性测定58-59
• 5.2.3 PVC/硅酸钙共混膜结构性能评价59-61
• 5.2.4 PVC/硅酸钙共混膜红外测试评价61
• 5.2.5 PVC/硅酸钙共混膜机械性能评价61-63
• 5.2.6 PVC/硅酸钙共混膜耐温性能评价63-64
• 5.2.7 PVC/硅酸钙共混膜耐酸碱性能研究64-65
• 5.3 PVC/硅酸钙共混超滤膜的结构调控65-73
• 5.3.1 PVC浓度调整对膜分离性能影响65-67
• 5.3.2 硅酸钙浓度调整对膜分离性能影响67
• 5.3.3 蒸发时间调整对膜分离性能影响67-70
• 5.3.4 致孔剂调整对膜分离性能影响70-73
• 5.4 本章小结73-75
• 总结75-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-85
• 攻读硕士学位期间发表的论文85

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