PVDF膜亲水性改性及分离性能研究

发布时间：2023-05-30 18:43

　　膜分离技术在污水处理方面相比其他传统的水处理方法而言具有分离效率高且成本低的特点,近些年得到广泛的应用。聚偏氟乙烯(PVDF)作为一种常见的高分子材料,由于其良好的稳定性,常用来制备微滤膜、超滤膜。然而,由于PVDF自身的疏水性,使得其作为膜材料用于水处理领域存在着两个主要问题。其一,其疏水性限制膜水通量的提升;其二,PVDF膜易于吸附水中的油污和蛋白质,堵塞膜孔,导致膜通量下降,缩短其使用寿命。对PVDF膜进行亲水性改性是解决这两个问题的有效方法。本文是基于植物多酚单宁酸的天然粘附性和两性离子的高亲水性来提升PVDF膜的亲水性。采用共沉积策略,通过调控制备工艺,对改性前后膜的化学组成、水通量、表面润湿性、抗污染性能以及使用性能进行研究。本文工作内容分为两部分:第一部分是对PVDF微滤膜进行亲水性改性,改性膜的水通量和润湿性得到了显著的提升,能够有效抵抗油污染并用于高效分离多种水包油型乳液;第二部分是对PVDF超滤膜进行亲水性改性,改性膜能够有效抵制蛋白质在膜表面的吸附并有效截留水中的蛋白质污染物。本文所提出的改性策略使得PVDF膜的亲水性及其分离性能得到明显提升,为膜亲水性改性研究提...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 文献综述
    1.1 研究背景
    1.2 膜分离技术概述
        1.2.1 微滤
        1.2.2 超滤
        1.2.3 纳滤和反渗透
        1.2.4 其他膜分离技术
    1.3 PVDF微滤/超滤膜的制备方法
    1.4 PVDF膜的污染及其抗污染方法
        1.4.1 PVDF膜污染
        1.4.2 PVDF膜抗污染方法
    1.5 单宁酸和两性离子及其在PVDF膜改性中的应用
        1.5.1 单宁酸概述
        1.5.2 单宁酸在PVDF膜亲水性改性中的应用
        1.5.3 两性离子概述
        1.5.4 两性离子在PVDF膜亲水性改性中的应用
    1.6 本课题的研究内容
第2章 实验部分
    2.1 实验原料及仪器设备
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 仪器设备
    2.2 表征方法
        2.2.1 傅里叶变换红外光谱
        2.2.2 核磁共振光谱法
        2.2.3 紫外-可见分光光度法
        2.2.4 扫描电镜
        2.2.5 原子力显微镜
        2.2.6 接触角
        2.2.7 差式扫描量热法
        2.2.8 X射线光电子能谱
        2.2.9 Zeta电位
        2.2.10 孔隙率和孔径分布
        2.2.11 动态光散射
    2.3 膜性能测试方法
        2.3.1 膜测试装置
        2.3.2 膜水通量测试方法
        2.3.3 膜截留性能测试方法
        2.3.4 膜的抗污染评价方法
第3章 单宁酸和两性离子共沉积改性PVDF微滤膜
    3.1 引言
    3.2 改性PVDF微滤膜的制备
        3.2.1 小分子两性离子的合成
        3.2.2 共沉积改性PVDF微滤膜的制备
    3.3 改性PVDF微滤膜性能优化与表征
        3.3.1 小分子两性离子(DEDAPS)的表征
        3.3.2 改性PVDF微滤膜纯水通量优化
        3.3.3 改性PVDF微滤膜的红外表征
        3.3.4 改性PVDF微滤膜的XPS表征
        3.3.5 改性PVDF微滤膜浸泡液的紫外表征
        3.3.6 改性PVDF微滤膜的沉积原理
        3.3.7 改性PVDF微滤膜的SEM和AFM表征
        3.3.8 改性PVDF微滤膜的润湿性能表征
    3.4 改性PVDF微滤膜的油水分离性能与耐用性测试
        3.4.1 PVDF微滤膜改性前后的油水乳液分离性能
        3.4.2 改性PVDF微滤膜的乳液循环测试性能
        3.4.3 表面活性剂对乳液分离效率的影响
        3.4.4 改性PVDF微滤膜的油水乳液分离机理
        3.4.5 改性PVDF微滤膜稳定性测试
        3.4.6 改性PVDF微滤膜性能对比
    3.5 本章小结
第4章 单宁酸和两性离子共沉积改性PVDF超滤膜
    4.1 引言
    4.2 亲水性PVDF超滤膜的制备
        4.2.1 PVDF超滤膜基底的制备
        4.2.2 改性PVDF超滤膜的制备
    4.3 单沉积改性PVDF超滤膜的性能优化
    4.4 共沉积改性PVDF超滤膜
        4.4.1 改性前后PVDF超滤膜的纯水通量和截留率
        4.4.2 改性前后PVDF超滤膜的表面润湿性
        4.4.3 改性前后PVDF超滤膜的静态和动态污染测试
        4.4.4 改性前后PVDF超滤膜的形貌结构表征
        4.4.5 改性PVDF超滤膜性能对比
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 主要创新点
    5.3 展望
参考文献
发表论文情况说明
致谢



本文编号：3824825