掺杂纳米ZnO改性PVDF超滤膜的制备及特性研究

来源 :华侨大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chm200630990203
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聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜具有优异的化学、热力学稳定性和机械性能。由于PVDF的强疏水性,PVDF超滤膜的通量低,容易造成严重的膜污染。纳米ZnO具有良好的亲水性和优异的光催化活性,在光的照射下,能够催化降解有机污染物。本文将纳米ZnO掺杂到PVDF超滤膜中,制备出抗污染能力较强和机械强度较好的改性超滤膜。当铸膜液中PVDF浓度从13wt.%增大到23wt.%时,PVDF膜平均孔径和孔隙率都随着PVDF浓度的增加而下降。纯水通量从4.2410-5m3·m-2·s-1减小到4.8610-6m3·m-2·s-1,BSA截留率从18.15%增大到76.27%。随着铸膜液中纳米ZnO含量从0wt.%增大到1wt.%,PVDF微滤膜表面的亲水性得到了增强,膜表面纯水接触角从82.33°降低到70.06°。纯水通量随纳米ZnO含量的增加先增大后减小,在纳米ZnO含量为0.005wt.%时达到最大(1.26×10-4m3·m-2·s-1)。当纳米ZnO含量为0.005wt.%时,PVDF微滤膜阻力最小(1.15×1013m-1)。当纳米ZnO含量从0wt.%增大到0.01wt.%时,膜拉伸强度从1.30×106Pa增大到2.92×106Pa,断裂伸长率从35.7%增大到210.6%。当铸膜液中纳米ZnO含量从0wt.%增大到1.5wt.%,PVDF超滤膜表面纯水接触角从70.25°降低到63.21°。当纳米ZnO含量从0.001wt.%增大到1.5wt.%时,超滤膜纯水通量从1.10×10-5m3·m-2·s-1增大到4.09×10-5m3·m-2·s-1,截留率从54.22%增大到96.38%。当纳米ZnO含量从0wt.%增大到1wt.%时,膜的光催化自洁效率从63.31%增大到94.86%;膜机械强度随纳米ZnO含量的增加先增大后减小。拉伸强度在纳米ZnO含量为0.1wt.%时达到最大(2.16MPa),断裂伸长率在纳米ZnO含量为0.01wt.%时达到最大(40.83%)。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有较强的亲水性,并且与PVDF相容性好。通过共混ZnO-PMMA/PVDF,制备出亲水性好、抗污染能力强和机械强度高的改性超滤膜。通过共混PMMA制备ZnO-PMMA/PVDF共混超滤膜,并与PMMA/PVDF共混超滤膜进行对比研究。亲水性PMMA与PVDF共混,能够明显提高PVDF超滤膜表面的亲水性和表面能。随着聚合物中PMMA含量从0wt.%增大到20wt.%,ZnO-PMMA/PVDF膜表面纯水接触角从78.18°降低到67.24°,膜表面能从38.49mJ·m-2增大到43.07mJ·m-2。ZnO-PMMA/PVDF共混超滤膜的纯水通量大于PMMA/PVDF共混超滤膜。当PMMA含量为5wt.%时,进行5次紫外光照后,ZnO-PMMA/PVDF超滤膜的光催化自洁效率达到91.4%。
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