表面活性剂对纳米改性的PVDF-Gr超滤膜性能与结构的影响

发布时间：2017-08-19 16:36

  本文关键词：表面活性剂对纳米改性的PVDF-Gr超滤膜性能与结构的影响

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【摘要】：PVDF的疏水性较强,在有机材料中添加无机纳米颗粒制备有机-无机杂化膜近年来引起众多研究者的关注。纳米粒子极易团聚,因此为达到真正的纳米效应,必须解决团聚现象。基于之前对无机纳米材料分散性研究基础之上,本文在含有质量分数15%PVDF的铸膜液中添加0.3%的表面活性剂DTAB、SDBS及APG,利用表面活性剂的静电作用斥力和空间位阻等作用对石墨烯进行分散,采用相转化法制备改性PVDF-Gr平板超滤膜。首先制备了添加不同表面活性剂以及不同含量石墨烯的改性超滤膜,并通过测试其分离性能、亲水性、机械强度、抗污染性能及微观结构等表征不同配方超滤膜的性能与结构。铸膜液中添加表面活性剂能够得到较好的流变曲线,随着温度的增加,铸膜液的剪切粘度下降,剪切速率对剪切粘度的影响同温度类似,但存在一个剪切速率临界值15 s-1;铸膜液中PVDF的添加量对铸膜液的流变性有很大的影响。共混石墨烯的改性膜的纯水通量从584 L?h-1?m-2提高到835 L?h-1?m-2,截留率均为90%以上。不同含量石墨烯改性膜具有较好的亲水性和抗污染性能,接触角由78℃降低到61.5℃,改性膜的机械性能从5.0×106 N?m-2提高到7.9×106 N?m-2;但是,不同类型表面活性剂制得的超滤膜机械性能和亲水性得到改善的程度有区别,这与离子型表面活性剂和非离子表面活性剂的所带电荷情况有关。石墨烯没有改变膜的结晶度,膜表面呈蜂窝状的微孔,改性膜的微孔分布较均匀,断面均呈指状大孔,膜孔数增多,孔间连通性较好。其次研究了超声时间对改性超滤膜的结构与性能的影响。膜的分离性能、亲水性及机械性能均是在60 min出现极大值而后下降。膜表面呈蜂窝状的微孔,断面均呈指状大孔,当超声时间为60 min时,膜的微孔分布较均匀,膜孔数增多,孔间连通性较好。最后,对来自浙江舟山石油分公司港口浦油库的含油污水进行处理,经过超滤膜处理后,悬浮物、水中油份浓度及化学需氧量值均得到很大程度的降低,上述指标均达到了排放标准,试液的粒径远远小于原水的粒径,大部分溶解态有机物明显得到去除。
【关键词】：超滤膜 改性 表面活性剂 超声空化 石墨烯
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 符号说明11-16
• 第一章 文献综述16-29
• 1.1 聚偏氟乙烯的简介16-17
• 1.2 改性超滤膜的研究现状17-20
• 1.2.1 改性超滤膜的研究背景17-18
• 1.2.2 改性超滤膜的研究进展18-20
• 1.3 纳米石墨烯的应用现状20-22
• 1.4 表面活性剂对纳米颗粒的分散22-26
• 1.4.1 表面活性剂的简述22-24
• 1.4.2 表面活性剂的分散作用24-26
• 1.5 超声波在膜技术中的应用26-27
• 1.6 研究目的及主要内容27-29
• 1.6.1 研究目的27-28
• 1.6.2 研究主要内容28-29
• 第二章 改性PVDF-Gr超滤膜的制备及表征方法29-36
• 2.1 引言29
• 2.2 实验部分29-36
• 2.2.1 实验药品及仪器29-31
• 2.2.2 PVDF-Gr改性超滤膜的制备31-32
• 2.2.3 PVDF-Gr超滤膜的表征方法32-34
• 2.2.4 凝固浴中的表面活性剂对超滤膜性能的影响34-36
• 第三章 改性超滤膜的实验研究36-57
• 3.1 引言36
• 3.2 结果与讨论36-55
• 3.2.1 PVDF-Gr铸膜液的配制36-37
• 3.2.2 分散度的评价37-38
• 3.2.3 铸膜液的流变性38-41
• 3.2.4 PVDF超滤膜的性能与结构41-52
• 3.2.5 凝固浴中的表面活性剂对超滤膜性能的影响52-55
• 3.3 本章小结55-57
• 第四章 超声时间对改性超滤膜的结构与性能的影响57-63
• 4.1 引言57
• 4.2 结果与讨论57-62
• 4.2.1 分离性能的分析57-58
• 4.2.2 亲水性及机械性能分析58-59
• 4.2.3 热分析59-60
• 4.2.4 扫描电镜（SEM）分析60-62
• 4.3 本章小结62-63
• 第五章 改性PVDF-Gr超滤膜处理油污水的研究63-71
• 5.1 引言63-64
• 5.2 实验部分64-66
• 5.2.1 实验药品及仪器64
• 5.2.2 超滤杯过滤油污水64-65
• 5.2.3 指标测试方法65-66
• 5.3 结果与讨论66-70
• 5.3.1 SS、COD及Coil的测定66-67
• 5.3.2 粒径分析67-68
• 5.3.3 溶解态有机物分析68-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第六章 结论与展望71-73
• 6.1 结论71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-80
• 致谢80-81
• 攻读学位期间发表的学术论文81

【参考文献】

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本文编号：701797