亲水性聚合物和碳纳米材料改性聚偏氟乙烯超滤膜的研究

发布时间：2017-08-03 06:12

  本文关键词：亲水性聚合物和碳纳米材料改性聚偏氟乙烯超滤膜的研究

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【摘要】：本篇文章基于聚偏氟乙烯超滤膜的亲水改性研究出了三种复合膜,以增强其实际应用效果和应用范围。聚偏氟乙烯／聚乙烯醇／羧基化多壁碳纳米管复合超滤膜通过共混和非溶剂致相转化法制备,研究了不同含量的羧基化多壁碳纳米管对复合膜性能的影响。FT-IR光谱证明了羧基的引入,SEM图像显示出断面的非对称结构以及“海绵状”结构,AFM分析出更亲水的表面形貌。当羧基化多壁碳纳米管的含量为0.09wt.%时呈最优亲水性和渗透性能。纯水通量达到该系列的峰值126.6 L·m~(-2)·h~(-1),通量恢复率相上升17.0%,以及最佳的污染抵抗率。孔隙率及动态接触角实验验证了上述结果。复合膜对葡聚糖600k的截留率达到91.0%。抗拉强度、断裂伸长率和杨氏模量在羧基化多壁碳纳米管含量为0.12wt.%时分别提高了60.0%,21 5.5%和56.7%。聚偏氟乙烯／聚乙烯醇缩丁醛／F-127缠绕的富勒烯复合超滤膜通过共混和非溶剂致相转化法制备,研究了不同含量的富勒烯对复合膜结构和性能的影响。并通过SEM, FT-IR, AFM, XPS和TG进行表征,验证了断面的非对称结构、羟基的引入、更亲水的表面形貌、含氧量上升和出色的热稳定性。F-127和富勒烯最佳的添加罱分别1.0 wt.%和0.100 wt.%。此时,纯水通量达到该系列峰值、通量恢复率翻了一倍、可逆污染率上升且非可逆污染率下降。动态接触角验证了膜表面亲水性的提升。F-127缠绕的富勒烯对机械性能、孔隙率、截留分子量和孔径分布的影响也被研究。此外该系列膜可为蛋白质废水分离提供不同方案。聚偏氟乙烯／聚乙烯醇／海藻酸钙复合膜通过浸没涂覆法在复合膜表面包裹海藻酸钙凝胶层。制备的膜拥有优异的抗污染性能,通量恢复率达99.2%,且经过六次污染后几乎无衰减,总污染仅为10.5%。
【关键词】：聚偏氟乙烯膜 亲水性 共混 非溶剂致相转化法 浸没涂覆法
【学位授予单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 概述11-13
• 1.1.1 膜分离技术的发展现状11
• 1.1.2 聚偏氟乙烯膜11
• 1.1.3 聚偏氟乙烯膜的改性11-13
• 1.2 亲水性聚合物对膜材料的改性研究13-14
• 1.2.1 亲水性聚合物13
• 1.2.2 亲水性聚合物对膜材料的亲水改性13-14
• 1.3 碳纳米材料对膜材料的改性研究14-16
• 1.3.1 碳纳米材料14-15
• 1.3.2 碳纳米材料对膜材料的亲水改性15-16
• 1.4 本课题的研究内容和意义16-17
• 第2章 新型亲水性PVDF/PVA/MWCNTs-COOH复合超滤膜的制备与表征17-36
• 2.1 前言17-18
• 2.2 实验部分18-22
• 2.2.1 实验材料及试剂18
• 2.2.2 羧基化多壁碳纳米管18-19
• 2.2.3 PVDF/PVA复合膜的制备19-20
• 2.2.4 PVDF/PVA复合膜的表征20-22
• 2.3 结果与讨论22-35
• 2.3.1 PVDF/PVA复合膜及改性PVDF/PVA复合膜的FT-IR分析22-23
• 2.3.2 改性PVDF/PVA复合膜的形貌23-25
• 2.3.3 改性PVDF/PVA复合膜的AFM分析25-27
• 2.3.4 纯水通量27-29
• 2.3.5 抗污染能力29-30
• 2.3.6 动态接触角30-31
• 2.3.7 孔径、孔径分布及截留分子量(MWCU)31-34
• 2.3.8 机械性能34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第3章 新型PVDF/PVB/F-127缠绕的富勒烯复合超滤膜的制备与应用36-61
• 3.1 前言36-37
• 3.2 实验部分37-41
• 3.2.1 实验材料及试剂37
• 3.2.2 F-127缠绕的富勒烯的制备37-38
• 3.2.3 PVDF/PVB复合膜的制备38
• 3.2.4 PVDF/PVB复合膜的表征38-41
• 3.3 结果与讨论41-59
• 3.3.1 不同PVDF/PVB复合膜的红外光谱分析41-43
• 3.3.2 不同PVDF/PVB复合膜的XPS分析43-44
• 3.3.3 不同PVDF/PVB复合膜的热重分析44
• 3.3.4 不同PVDF/PVB复合膜的扫描电镜分析44-48
• 3.3.5 不同PVDF/PVB复合膜的原子力显微镜分析48-50
• 3.3.6 PVDF/PVB复合膜的渗透性能50-52
• 3.3.7 抗污染性能和亲水性52-56
• 3.3.8 孔隙率、截留分子量、孔径分布和机械性能56-58
• 3.3.9 蛋白质截留实验58-59
• 3.4 本章小结59-61
• 第4章 具有海藻酸钙(CaAlg)凝胶层的PVDF/PVA复合超滤膜的制备与研究61-70
• 4.1 前言61-62
• 4.2 实验部分62-64
• 4.2.1 实验材料及试剂62
• 4.2.2 PVDF/PVA复合膜的制备62
• 4.2.3 浸没涂覆制备PVDF/PVA/CaAlg复合膜62-63
• 4.2.4 PVDF/PVA/CaAlg复合膜的测试与表征63-64
• 4.3 结果与讨论64-69
• 4.3.1 PVDF/PVA/CaAlg复合膜的扫描电镜分析64-65
• 4.3.2 纯水通量65-67
• 4.3.3 抗污染能力67-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第5章 结论与展望70-72
• 5.1 全文总结70
• 5.2 论文特色和创新70-71
• 5.3 本文不足与展望71-72
• 参考文献72-80
• 致谢80-81
• 攻读学位期间所开展的科研项目和发表的学术论文81-82

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本文编号：612968