超声辅助制备功能化聚丙烯中空纤维膜的结构调控及性能研究

发布时间：2022-10-04 23:03

　　聚丙烯分离膜表面固有的疏水特性使其应用在水处理领域中时容易被污染,造成膜的分离效率降低。因此,利用物理和化学等方法来改善分离膜表面的亲水性具有重大的社会效益与科学价值。传统的改性方法存在稳定性差、亲水化效果不理想、以及选择性与渗透性之间的trade-off现象等缺陷。如何通过对微观结构的调控同时提高聚合物分离膜的渗透性、选择性及抗污染性能是膜表面改性研究中的关键技术问题。超声波在聚合物合成及改性中不但可以提高反应效率,而且可以通过空化效应及微射流的作用在一定程度上调控聚合物的结构。鉴于此,本论文将超声辅助接枝聚合技术应用在聚丙烯中空纤维膜的表面改性中,通过对分离膜中微观结构的调控以解决上述提到问题,获得结构稳定、性能优异的分离膜,本论文具体研究内容和主要结论如下:通过超声辅助亲水性单体对聚丙烯中空纤维膜进行性能优化。在超声波辐射条件下,采用丙烯酸对聚丙烯中空纤维膜进行接枝改性,研究了配方与工艺条件对改性膜的表面组成及形貌结构的影响;改性膜的微观结构与膜性能之间的关系。研究发现,超声波可以显著提高丙烯酸在膜表面的接枝密度;在强的超声毛细作用下,少部分丙烯酸接枝在改性膜的内部孔表面,大部分... 

【文章页数】：155 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 聚合物膜的概述
        1.1.1 聚合物分离膜的定义及分类
        1.1.2 膜材料及制膜方法
        1.1.3 聚合物分离膜的应用领域
        1.1.4 聚合物分离膜的污染及机理
        1.1.5 聚丙烯中空纤维膜(PPHFM)在应用中存在的问题
    1.2 聚丙烯中空纤维膜的功能化改性
        1.2.1 共混改性
        1.2.2 表面涂覆改性
        1.2.3 表面接枝改性
    1.3 超声波技术在聚合物合成及改性中的应用
        1.3.1 超声波的定义及作用原理
        1.3.2 超声波技术的优势
    1.4 课题的提出、研究思路与内容
        1.4.1 课题研究背景
        1.4.2 研究内容
第二章 超声辅助制备丙烯酸接枝聚丙烯中空纤维膜的结构调控及性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 原料及试剂
        2.2.2 实验设备及装置
        2.2.3 改性膜的制备
        2.2.4 改性膜的表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 配方与工艺条件对改性PPHFM中微观结构的影响
        2.3.2 改性PPHFM中微观结构对膜性能的影响
            2.3.2.1 改性PPHFM的表面化学组成
            2.3.2.2 改性PPHFM的形貌结构
            2.3.2.3 改性PPHFM的力学性能
            2.3.2.4 改性PPHFM的纯水通量及表面润湿性能
            2.3.2.5 改性PPHFM的分离、截留及抗污染性能
    2.4 本章小结
第三章 超声辅助制备两性离子共聚物接枝聚丙烯中空纤维膜的结构调控及性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 原料及试剂
        3.2.2 实验设备及装置
        3.2.3 改性膜的制备
        3.2.4 改性膜的表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 PPHFM-g-GMA中微观结构的构筑及形成机理
            3.3.1.1 配方与工艺条件对改性PPHFM中微观结构的影响
            3.3.1.2 改性PPHFM中微观结构的形成机理
        3.3.2 PPHFM中两性离子微观结构的构筑、形成机理及膜性能研究
            3.3.2.1 改性PPHFM中的微观结构及形成机理
            3.3.2.2 改性PPHFM中微观结构对膜性能的影响
    3.4 本章小结
第四章 超声辅助制备SMA/PP中空纤维Janus膜的结构调控及性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 原料及试剂
        4.2.2 实验设备及装置
        4.2.3 改性膜的制备
        4.2.4 改性膜的表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 配方与工艺条件对构筑SMA/PP中空纤维Janus膜中微观结构的影响
        4.3.2 SMA/PP中空纤维Janus膜中微观结构的形成机理及膜性能研究
            4.3.2.1 改性PPHFM表面的形貌结构
            4.3.2.2 改性PPHFM表面的化学组成
            4.3.2.3 改性PPHFM表面SMA中贯通孔结构的形成机理
            4.3.2.4 改性PPHFM中微观结构对膜性能的影响
    4.4 本章小结
第五章 主要结论
论文创新点
工作展望
参考文献
博士期间取得的相关成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]熔融-拉伸法制备亲水聚丙烯/聚乙烯醇缩丁醛中空纤维膜[J]. 罗大军,邵会菊,靳进波,谢高艺,崔振宇,于杰,秦舒浩.  高等学校化学学报. 2018(08)
[2]热致相分离法制备亲水性聚丙烯中空纤维膜[J]. 王芳,王娟,赵雅静,程兰,李庆广,李凭力.  膜科学与技术. 2018(03)
[3]热致相法制备聚丙烯—聚乳酸共混中空纤维膜及其性能测试[J]. 徐志红,黄鑫,王伟平,郭强,李磊,张志炳.  南京大学学报(自然科学). 2016(02)
[4]聚多巴胺对聚丙烯薄膜表面的亲水性修饰研究[J]. 陈铭忆,张扬,温变英.  高分子学报. 2013(10)
[5]热致相分离法iPP/nano-SiO2杂化中空纤维膜的结构与透过性能[J]. 李凭力,黄卉,周蕾,吴浩赟,常贺英,王世昌.  现代化工. 2012(05)
[6]等离子体引发的RAFT接枝聚合对聚丙烯多孔膜的表面改性[J]. 周月,汪思孝,黄健,王晓琳.  南京工业大学学报(自然科学版). 2012(01)
[7]热致相分离法iPP/Nano-SiO2共混微孔膜的结构与透过性能[J]. 杨振生,范丽菲,崔东胜,王志英.  天津工业大学学报. 2010(03)
[8]利用发光技术测量海水总有机碳（TOC）技术研究[J]. 刘岩,朱苹,谭丽菊,王江涛.  环境科学与技术. 2010(03)
[9]超滤膜的污染控制研究进展[J]. 李永红,张伟,张晓健,陈超.  中国给水排水. 2009(02)
[10]浸没式膜-生物反应器污泥组分对膜污染的影响[J]. 吴志超,尹星,王志伟,王新华,夏明芳,陆继来,张利民.  环境工程学报. 2009(01)

博士论文
[1]基于聚多巴胺/聚乙烯亚胺共沉积技术的聚合物膜表界面工程[D]. 杨皓程.浙江大学 2017

硕士论文
[1]聚丙烯中空纤维膜亲水化改性及其在MBR中抗污染性的研究[D]. 孙丕超.天津工业大学 2017
[2]改性聚偏氟乙烯超滤膜抗污染性能研究[D]. 李旭辉.哈尔滨工业大学 2010
[3]聚丙烯的亲水性改性研究[D]. 姚瑜.南京工业大学 2005



本文编号：3685925