聚苯硫醚基微孔膜的制备及其应用研究
发布时间：2020-07-15 13:46
【摘要】：膜科学技术作为近些年来发展起来的新兴技术,迅速在各行业领域获得广泛应用并占有重要位置。随着膜科学技术与相关产业的蓬勃发展,人们对膜材料的性能以及膜材料的多功能化的需求日趋强烈。聚苯硫醚(PPS)作为一种高性能的热塑性树脂,具有优异热稳定性和耐化学腐蚀性,它不仅可以拓展膜材料的应用范围,如在强酸、强碱、高温等环境下的应用,还可以作为一种稳定的基材在膜表面或内部进行反应条件严苛的改性,从而制得相应功能的复合膜材料,进而丰富现有膜材料的功能。本文在改善PPS微孔膜性能的同时,对PPS基微孔膜的功能化和应用进行了探索和研究:微孔膜可有效解决油水乳液分离的难题。然而,常见的高分子膜材料的耐化学和耐溶剂性较差,限制了这些膜在一些苛刻环境中的应用。本文通过热致相分离(TIPS)法制备了一种具有粗糙凹面形貌的PPS微孔膜,该膜具有超亲油性和油下超疏水性,能够在保持较高通量的同时有效地分离多种油包水型乳液,滤液的含水率均在300 ppm以下。水在PPS微滤膜表面的接触为稳定的Cassie状态。PPS膜表现出优异的抗水性,可多次循环使用。TIPS法的成功应用为PPS微滤膜的制备、结构与性能的优化提供了一种新的途径。膜技术与催化工艺的耦合是拓展膜材料应用领域的一个重要手段,本文采用原位水热法在PPS微孔膜表面生长具有高结晶度的纳米二氧化钛(TiO2)。通过预处理在膜表面构建共轭结构用于与负载的TiO2进行耦合,从而改善TiO2带隙宽、电子/空穴复合比率大、化学吸附性能差、易团聚等缺点。TiO2@PPS复合膜上的TiO2与膜载体之间存在较强的相互作用,导致了电子-空穴对的有效迁移和分离,显著降低了带隙和电子/空穴复合比率。复合催化膜对染料的吸附量约是单一粉状TiO2催化剂的3倍,显著提高了纳米TiO2的光催化效率。经过可见光照射90 min后,TiO2@PPS复合膜对罗丹明B、亚甲基蓝、甲基橙等染料的降解率均接近100%。TiO2@PPS复合膜的水接触角为0°,具有优异的抗污染和自清洁性能。
【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
【图文】：
膜、微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、渗析膜、渗透蒸发膜等，其中过滤膜、逡逑微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜主要靠压力驱动［９］，其操作压力、孔径范围逡逑及主要截留物质如图１－２所示。逡逑孔径（ｊｉｍ＞逡逑————ｉｆ——ｉｆ逡逑１００逦逡逑反渗透逡逑０邋＾ＪWＩ逡逑１逦ｉｏ逦广＾逦逡逑ｌａｉ逡逑０，１逦逦．．．．．－．．．．．．．．．．．．．．．．逡逑图１－２压力驱动下的不同类型的膜过程逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｔｙｐｅｓ邋ｏｆ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ邋ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ逡逑２逡逑
？”＜0逦（卜３）逡逑当上述条件均未完全满足时，体系将发生相分离。图１－５描绘了温度诱导相分离逡逑的典型相图。在聚合物均相溶液体系的冷却过程中，当聚合物组分在偏晶点之上逡逑时，体系通过结晶温度的边界，此时的相分离为结晶诱导的Ｓ－Ｌ相分离，形成球逡逑粒状孔结构。当聚合物组分在偏晶点之下时，溶液体系首先进入发生半乳化的Ｌ－逡逑Ｌ相分离区，在Ｌ－Ｌ相分离区域内，溶液相沿着边界线分为贫聚合物相和富聚合逡逑物相。富聚合物相形成连续的聚合物相，最终形成膜，贫聚合物相形成最终膜的逡逑孔。Ｌ－Ｌ相分离的成孔机理分为成核－生长机理和旋节线分相机理，可形成双连续逡逑状结构、蜂窝状孔结构或胞状孔结构等［２°］。逡逑均相溶液逡逑临界点逡逑ｓ４Ｘ４＾逡逑岕％逦＾令逡逑ｍ邋ｍ逡逑°邋％邋１逡逑图１－５邋ＴＩＰＳ相分离的典型相图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－５邋Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ邋ｐｈａｓｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＴＩＰＳ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑１．２微孔膜材料的应用逡逑１．２．１分离、浓缩与提纯逡逑分离、浓缩与提纯功能是微孔膜材料最主要的功能之一［２７１，根据不同种类膜逡逑材料的特性以及孔径可对混合物进行有效地分离
构建表面粗糙的结构是另一种调节表面润湿性的方法，其作用原理是改变液逡逑体与固体表面的接触状态。一般来说，液体在固体表面的接触模型有Ｙｏｕｎｇ模逡逑型、Ｗｅｎｚｅｌ模型和Ｃａｓｓｉｅ－Ｂａｘｔｅｒ模型三种［Ｍ］，如图１－６所示，三种模型分别用于逡逑描述表面光滑的固体与液体接触、粗糙的固体表面与液体完全接触以及粗糙表面逡逑与液体不完全接触三种情况。通常，较高的粗糙度会放大表面的润湿性能。因此，逡逑通过调节表面粗糙度而获取特殊润湿性的研究成为油水分离膜材料制备的重要逡逑研[偡较蛑弧＃冢瑁幔睿绲热瞬捎糜盏枷喾掷氲姆椒ㄔ冢校郑模颇け砻嬷票福校郑模频腻义衔⑶颍岣吣け砻娴拇植诙龋票赋鲋亓η挠退掷肽ぃ郏矗保薄＃牵幔锏热私义夏擅祝樱椋希何⑶蚋涸赜冢校郑模颇け砻婀乖旄叽植诙鹊谋砻妫晒χ票赋霰砻娉桢义纤挠退掷肽ぃ郏担担海骸ｅ义希停妫妫欤椋椋停椋裕龋酢濉鲥澹椋欤戾澹椋椋椋椋椋驽澹恚礤义希伲铮酰睿纭箦澹恚铮洌澹戾危祝澹睿澹疲箦澹恚铮洌澹戾危茫幔螅螅椋澹拢幔簦澹蝈澹恚铮洌澹戾义贤迹保兑禾逶诠烫灞砻娴慕哟プ刺疽馔煎义希疲椋纾酰颍邋澹保跺澹模椋幔纾颍幔礤澹铮驽澹悖铮睿簦幔悖翦澹螅簦幔簦邋义希保垂獯呋げ牧系难芯勘尘板义希保矗惫獯呋际蹂义瞎獯呋侵冈诠庹仗跫拢獯呋猎谧陨聿槐涞那榭鱿拢俳Х从义闲校诨Х从讨衅鸬酱呋饔茫し⒅芪镏什杂苫梢源俳义匣肪澄镏史⑸从Γ郏担叮荨Ｄ壳埃饕陌氲继骞獯呋劣卸趸眩ǎ裕椋埃玻⒀趸垮义希ǎ冢睿希⒘蚧樱ǎ茫洌樱┑龋郏担罚弧９獯呋际跤捎谄浠肪秤押谩⒖沙中⒏咝У忍氐阍阱义隙喔隽煊虻玫搅擞τ谩Ｔ诨繁７矫
本文编号：2756567
【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
【图文】：
膜、微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、渗析膜、渗透蒸发膜等，其中过滤膜、逡逑微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜主要靠压力驱动［９］，其操作压力、孔径范围逡逑及主要截留物质如图１－２所示。逡逑孔径（ｊｉｍ＞逡逑————ｉｆ——ｉｆ逡逑１００逦逡逑反渗透逡逑０邋＾ＪWＩ逡逑１逦ｉｏ逦广＾逦逡逑ｌａｉ逡逑０，１逦逦．．．．．－．．．．．．．．．．．．．．．．逡逑图１－２压力驱动下的不同类型的膜过程逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｔｙｐｅｓ邋ｏｆ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ邋ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ逡逑２逡逑
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构建表面粗糙的结构是另一种调节表面润湿性的方法，其作用原理是改变液逡逑体与固体表面的接触状态。一般来说，液体在固体表面的接触模型有Ｙｏｕｎｇ模逡逑型、Ｗｅｎｚｅｌ模型和Ｃａｓｓｉｅ－Ｂａｘｔｅｒ模型三种［Ｍ］，如图１－６所示，三种模型分别用于逡逑描述表面光滑的固体与液体接触、粗糙的固体表面与液体完全接触以及粗糙表面逡逑与液体不完全接触三种情况。通常，较高的粗糙度会放大表面的润湿性能。因此，逡逑通过调节表面粗糙度而获取特殊润湿性的研究成为油水分离膜材料制备的重要逡逑研[偡较蛑弧＃冢瑁幔睿绲热瞬捎糜盏枷喾掷氲姆椒ㄔ冢校郑模颇け砻嬷票福校郑模频腻义衔⑶颍岣吣け砻娴拇植诙龋票赋鲋亓η挠退掷肽ぃ郏矗保薄＃牵幔锏热私义夏擅祝樱椋希何⑶蚋涸赜冢校郑模颇け砻婀乖旄叽植诙鹊谋砻妫晒χ票赋霰砻娉桢义纤挠退掷肽ぃ郏担担海骸ｅ义希停妫妫欤椋椋停椋裕龋酢濉鲥澹椋欤戾澹椋椋椋椋椋驽澹恚礤义希伲铮酰睿纭箦澹恚铮洌澹戾危祝澹睿澹疲箦澹恚铮洌澹戾危茫幔螅螅椋澹拢幔簦澹蝈澹恚铮洌澹戾义贤迹保兑禾逶诠烫灞砻娴慕哟プ刺疽馔煎义希疲椋纾酰颍邋澹保跺澹模椋幔纾颍幔礤澹铮驽澹悖铮睿簦幔悖翦澹螅簦幔簦邋义希保垂獯呋げ牧系难芯勘尘板义希保矗惫獯呋际蹂义瞎獯呋侵冈诠庹仗跫拢獯呋猎谧陨聿槐涞那榭鱿拢俳Х从义闲校诨Х从讨衅鸬酱呋饔茫し⒅芪镏什杂苫梢源俳义匣肪澄镏史⑸从Γ郏担叮荨Ｄ壳埃饕陌氲继骞獯呋劣卸趸眩ǎ裕椋埃玻⒀趸垮义希ǎ冢睿希⒘蚧樱ǎ茫洌樱┑龋郏担罚弧９獯呋际跤捎谄浠肪秤押谩⒖沙中⒏咝У忍氐阍阱义隙喔隽煊虻玫搅擞τ谩Ｔ诨繁７矫
本文编号：2756567
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