双亲添加剂的制备及其对聚丙烯腈基共聚物复合膜抗污染性能的影响

发布时间：2020-05-22 17:24

【摘要】：聚丙烯腈(PAN)基共聚物由于具有良好的热稳定性、耐化学腐蚀性、机械性能、易于商品化等优点,被广泛用作商业化多孔膜材料。商品化的PAN基共聚超滤膜已广泛应用于水处理、蛋白质纯化和食品工业等领域。然而,PAN基共聚物超滤膜由于本身的疏水性容易导致膜污染,降低了膜的使用寿命增加了生产成本。为解决以上问题,本论文制备了纤维素十六烷基酯(MCC-C16)和硅烷偶联剂KH570接枝氧化石墨烯(GO)作为双亲添加剂,提高丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物(P(AN-MA))微孔膜的的亲水性和抗污染性能。本论文第二章介绍了以纤维素作为骨架接枝十六烷基链,为超亲水骨架引入疏水链段,制备出双亲纤维素MCC-C16。然后以MCC-C16为添加剂、实验室自制的P(AN-MA)为膜基体,浸没沉淀相转化法(NIPS)制备MCC-C1 6/P(AN-MA)复合膜。分析表征不同含量的MCC-C16对复合膜的结构、渗透性、截留率、孔隙率、机械性能以及抗污染性能的影响。研究发现双亲添加剂MCC-C16引入膜体系后,P(AN-MA)复合膜的渗透性有了明显增加,当MCC-C16的含量达到5wt.%时,纯水通量最高达到459 L/m2h,BSA分子的截留率最高达到95.2%,通量恢复率可达到86.71%,较P(AN-MA)原膜的纯水通量提高1.6倍、截留率提高了34%、通量恢复率提高了44.46%,同时过滤过程中膜污染率和膜阻力也有明显下降。论文第三章利用硅烷偶联剂KH570对GO进行接枝改性制备改性氧化石墨烯f-GO,在片层结构中引入长链结构,以达到打开GO片层间距的目的,使其在有机溶液中更易分散;以f-GO为添加剂、实验室自制的P(AN-MA)为基体,采用NIPS法制备f-GO/P(AN-MA)复合膜。分析表征不同含量的f-GO对复合膜的结构、渗透性、截留率、孔隙率、机械性能以及抗污染性能的影响。研究发现当f-GO为含量为0.5 wt.%时,纯水通量达到最大326 L/m2h;BSA通量达到最大为245 L/m2h,污染恢复率达到最高值为98.16%,BSA蛋白分子截留率高达99.33%。随着f-GO含量的增加,f-GO/P(AN-MA)复合膜的主要膜污染由不可逆污染转变为可逆污染,相比于P(AN-MA)原膜总污染降低了30%,过滤膜阻力由4.65 10~(-12)m~(-1)降至1.53 10~(-12)m~(-1),P(AN-MA)复合膜的抗污染性能有了极大的提升。
【图文】：

逦第一章前言逦逡逑（１）表面涂覆逡逑表面涂覆是通过化学物质之间通过氢键和交联的作用，在膜表面引入亲水层逡逑或者亲水基团来增加膜的亲水性和抗污染性能［６°］。但是表面涂覆存在一定的问题，，逡逑会导致表面膜孔被覆盖，长时间运行会导致涂覆层脱落不能稳定存在，无法在工逡逑业生产中进行应用。逡逑Ｃｏａｔｉｎｇ逡逑

Ｃｏａｔｉｎｇ逡逑／逦逦「逦ｊｋ逦／邋一邋—逦—ａ逡逑ｆｌｌＨＢ＋邋署一瞧：—逡逑Ｍｅｍｂｒａｎｅ逦Ａｄｄｉｔｉｖｅ逦Ｍｏｄｉｆｉｅｄ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ逡逑图１－２表面涂覆示意图逡逑（２）表面接枝逡逑表面接枝主要是通过各种物理化学方法使得膜表面出现活性位点，然后将亲逡逑水性聚合物或者单体通过活性位点与膜表面进行连接，使得膜表面形成一层亲水逡逑层。但是通过该方法引入的亲水层，虽然比涂覆法更加稳定，但是仍然存在一定逡逑的堵孔现象，导致通量下降５２％。逡逑Ｇｒａｆｔｉｎｇ逡逑
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ051.893

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本文编号：2676339