论文部分内容阅读
聚偏氟乙烯(PVDF)是一种半晶体结构聚合物,由于其自身具有很强的稳定性,同时具有耐酸、耐碱等性质,已被广泛用于制备超滤膜。但是聚偏氟乙烯本身存在表面能较低的缺陷,因此使用PVDF制备出来的超滤膜亲水性能差,使用亲水材料对PVDF超滤膜进行修饰以提高超滤膜的亲水性能,是改善PVDF超滤膜亲水化性能的一种手段。由于纳米粒子同时有亲水性强和机械强度较高的优点,因此将纳米粒子与PVDF混合制备超滤膜,所制备的超滤膜就会兼有有机物PVDF和无机物纳米粒子的优势。本文在综合调研分析国内外研究与发展的基础上,采用相转换法制备新型聚偏氟乙烯(PVDF)非对称超滤膜,取得如下成果：1、系统考察了聚合物浓度、溶剂含量,添加剂和纳米粒子的种类和含量等因素对PVDF超滤膜结构和性能的影响。通过铸膜液组成工艺的优化筛选,制备了一系列具有不同形态结构的非对称膜。2、采用N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)为混合溶剂制备PVDF超滤膜。考察了不同混合比例的DMAC和NMP对膜性能及结构的影响,使用混合溶剂对膜孔径和膜亚层结构影响较大,但对膜孔隙率和接触角基本没有影响,混合溶齐JDMAC/NMP混合比例为1：2时所得膜的性能最优,水通量为9.3L/(m2·h),截留率为88%。3、研究不同比例的混合添加齐PEG600/LiCl,丙酮/LiCl,丙三醇/LiCl和PVP/LiCl对TiO2/PVDF复合超滤膜性能和结构的影响。4种混合添加剂均可以改善膜性能,其中PVP/LiC1混合添加剂,明显改善了PVDF复合膜表面的亲水性,可以将膜表面接触角降低至55。4、采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2溶胶,探讨纳米TiO2溶胶及其含量对膜性能及结构的影响。经纳米TiO2溶胶改性后,TiO2/PVDF复合膜性能和结构等发生了显著的变化。同时,为提高聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水性和力学强度,将纳米二氧化钛(TiO2)溶胶和纳米氧化铝(γ-Al2O3)按不同比例与聚偏氟乙烯共混,采用普遍使用的相转化法制得复合超滤膜。在混合纳米粒子最优添加比例下水通量为13.7L/(m2·h),截留率为60%。拉力最大负荷为35N和抗拉强度为2.92MPa。本文的创新之处在于通过凝胶-溶胶法制备纳米TiO2溶胶,将其添加到铸膜液内能够更均匀分散,使PVDF超滤膜的性能得到提升,克服了由于纳米粒子表面能高,纳米粒子易团聚导致膜性能下降的问题。TiO2和γ-Al2O3两种纳米粒子很好的发挥了自身优势,同时提高了膜的亲水性和机械性能。