新型三嵌段聚合物界面改性剂对PVDF膜的改性研究

发布时间：2017-10-07 17:17

  本文关键词：新型三嵌段聚合物界面改性剂对PVDF膜的改性研究

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【摘要】：膜分离技术由于分离效率高,能耗低,可在常温下操作等优点被广泛应用于水处理领域。聚偏氟乙烯(PVDF)的机械强度高,耐热性及化学稳定性好,是理想的制膜材料,但是纯PVDF膜表面能低,疏水性强,易与水中的污染物相互作用引起膜污染,导致膜功能下降,制约了膜分离技术的发展。通过对膜进行亲水化改性,提高膜的抗污染性能成为近年来膜分离领域的研究热点。本论文的主要研究内容是设计合成新型两亲性共聚物P(St_x-co-MAA_y)、P(St_x-co-MAA)-g-fPEG_y,分别与PVDF共混通过相转化法制备改性膜。考察添加剂中亲疏水段的比例,添加剂与PVDF的共混比,凝固浴温度,后处理方法等因素对膜结构性能的影响。研究发现,以P(St_x-co-MAA_y)为添加剂制备的改性膜大孔结构的发展使膜机械强度有所降低;分子中MAA基团比例增大,有利于改性膜亲水性的提高。P(St1-co-MAA1)/PVDF共混比为1/9和2/8,凝固浴温度为50℃时,改性膜(H1、H2)水接触角较低,分别为62.10°和62.63°,亲水性较好;在改性膜对BSA溶液的吸附量实验研究中,H1和H2对BSA的吸附量较低,仅为纯PVDF膜的18%和21%;膜对BSA溶液、正十六烷乳液的过滤实验表明,P(St_x-co-MAA_y)的加入提高了膜的纯水通量,改性膜的相对通量衰减降低,相对通量恢复增加,抗污染性能增强,以H1最佳。为进一步改善膜的亲水性及抗污染性能,我们以P(St_x-co-MAA_y)为反应物,与具有亲水柔性链的fPEG进行酯化反应,合成新型三嵌段两亲性共聚物P(St_x-co-MAA)-g-fPEG_y,将其作为添加剂与PVDF进行共混改性。结果表明,当P(St1-co-MAA)-g-fPEG1/PVDF共混比为1/9,凝固浴温度为50℃时,对膜改性效果最好,亲水性和抗污染能力最佳,此时,改性膜(M3)水接触角为48.80°,水下油接触角为160.66°,与H1相比,M3对BSA的吸附量更低,在BSA溶液和正十六烷乳液过滤实验中,M3的初始通量远高于H1,过滤BSA溶液后,相对通量衰减为46.0%,低于H1的75.0%;过滤十六烷乳液后为57.7%,高于H1的37.0%,但通量值大于H1,M3的相对通量恢复高于H1,抗污染性能更好。同时,膜对腐殖酸的过滤实验结果表明,改性膜具有良好的耐天然有机物污染的能力。
【关键词】：聚偏氟乙烯 两亲性共聚物 共混 亲水改性
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 前言12
• 1.2 膜分离技术发展概况12-13
• 1.3 膜的分类13-14
• 1.4 聚偏氟乙烯膜的制备14-16
• 1.4.1 烧结法14-15
• 1.4.2 径迹蚀刻法15
• 1.4.3 相转化法15-16
• 1.5 膜污染16
• 1.6 PVDF膜改性技术16-20
• 1.6.1 表面改性17-18
• 1.6.2 基体改性18-20
• 1.7 课题的提出、研究思路及内容20-22
• 1.7.1 课题的提出和意义20
• 1.7.2 研究思路和目标20-21
• 1.7.3 研究的主要内容21-22
• 第二章 实验部分22-29
• 2.1 实验试剂和仪器22-23
• 2.1.1 实验原料22
• 2.1.2 实验仪器22-23
• 2.2 两亲性共聚物的合成23-24
• 2.2.1 P(St_x-co-MAA_y)的合成23
• 2.2.2 P(St_x-co-MAA)-g-fPEG_y的合成23-24
• 2.3 两亲性共聚物的表征24
• 2.3.1 核磁共振氢谱分析（~1H-NMR）24
• 2.3.2 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)分析24
• 2.4 平板膜的制备24-25
• 2.5 膜结构表征及性能测试25-29
• 2.5.1 表面衰减全反射-红外光谱(ATR-FTIR)测定25
• 2.5.2 机械强度的测试25
• 2.5.3 膜形态结构的观测25
• 2.5.4 膜接触角的测定25
• 2.5.5 开孔率的测定25-26
• 2.5.6 平板膜耐酸碱腐蚀性能的测试26
• 2.5.7 膜表面牛血清蛋白吸附实验26-27
• 2.5.8 膜过滤实验27-29
• 第三章 P(St_x-co-MAA_y)改性PVDF膜的性能研究29-43
• 3.1 P(St_x-co-MAA_y)的红外光谱（FT-IR）表征29-30
• 3.2 P(St_x-co-MAA_y)的核磁表征30
• 3.3 P(St-x-co-MAA_y)/PVDF共混比对膜结构性能的影响30-34
• 3.3.1 P(St_x-co-MAA_y)/PVDF共混比对膜微结构的影响30-32
• 3.3.2 P(St_x-co-MAA_y)/PVDF共混比对膜机械强度的影响32-33
• 3.3.3 P(St_x-co-MAA_y)/PVDF共混比对膜亲水性的影响33-34
• 3.4 凝固浴温度对膜结构性能的影响34-36
• 3.4.1 凝固浴温度对膜微结构的影响34
• 3.4.2 凝固浴温度对膜机械性能的影响34-35
• 3.4.3 凝固浴温度对膜亲水性的影响35-36
• 3.5 后处理方法对膜结构性能的影响36-39
• 3.5.1 后处理方法对膜微结构的影响36-38
• 3.5.2 后处理方法对膜性能的影响38
• 3.5.3 后处理方法对膜纯水通量的影响38-39
• 3.6 膜对牛血清蛋白的吸附量39-40
• 3.7 过滤实验40-41
• 3.8 本章小结41-43
• 第四章 P(St_x-co-MAA)-g-fPEG_y改性PVDF膜的性能研究43-57
• 4.1 P(St_x-co-MAA)-g-fPEG_y的核磁表征43
• 4.2 P(St_x-co-MAA)-g-fPEG_y/PVDF共混比对膜结构性能的影响43-47
• 4.2.1 P(St_x-co-MAA)-g-fPEG_y/PVDF共混比对膜微观结构的影响44-45
• 4.2.2 P(St_x-co-MAA)-g-fPEG_y/PVDF共混比对膜机械性能的影响45
• 4.2.3 P(St_x-co-MAA)-g-fPEG_y/PVDF共混比对膜亲水性能的影响45-46
• 4.2.4 膜表面组成分析46-47
• 4.3 凝固浴温度对膜结构性能的影响47-50
• 4.3.1 凝固浴温度对膜微结构的影响47-48
• 4.3.2 凝固浴温度对膜机械性能的影响48-49
• 4.3.3 凝固浴温度对膜亲水性能的影响49-50
• 4.4 膜的耐酸碱性能测试50-52
• 4.5 膜对牛血清蛋白的吸附量52-53
• 4.6 膜过滤实验53-55
• 4.7 本章小结55-57
• 第五章 结论与创新57-59
• 5.1 结论57-58
• 5.2 创新点58-59
• 参考文献59-64
• 作者简介64
• 研究生期间发表文章64-65
• 致谢65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张国俊,刘忠洲;膜过程中膜清洗技术研究进展[J];水处理技术;2003年04期

2 邵平海，孙国庆;聚偏氟乙烯微滤膜亲水化处理[J];水处理技术;1995年01期

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本文编号：989082