【摘 要】
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为了提高聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水性,改善膜的抗污染性能,同时解决传统超滤膜难以去除小分子有机污染物的问题。本研究提出了聚合物/非溶剂共诱导相分离法,成功的制备了亲水改性PVDF超滤膜,探讨了凝固浴温度对膜结构和性能的影响。并通过化学接枝法将羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)修饰到亲水改性PVDF膜上,使其具有吸附功能,同时对其吸附性能进行了研究。首先,研究了高浓度聚合物凝固浴温度对PVDF
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为了提高聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水性,改善膜的抗污染性能,同时解决传统超滤膜难以去除小分子有机污染物的问题。本研究提出了聚合物/非溶剂共诱导相分离法,成功的制备了亲水改性PVDF超滤膜,探讨了凝固浴温度对膜结构和性能的影响。并通过化学接枝法将羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)修饰到亲水改性PVDF膜上,使其具有吸附功能,同时对其吸附性能进行了研究。首先,研究了高浓度聚合物凝固浴温度对PVDF超滤膜的分相、结构和性能的影响。实验结果表明:随着凝固浴温度的升高,相分离过程由延迟变为瞬时,膜表面由多孔变为致密,断面上出现大孔结构和海绵状孔结构。同时,纯水通量从229.3 L/(m~2·h)下降到2.08 L/(m~2·h),蛋白质截留率从83.87%上升到100%,表面水接触角从63°上升到90°。并通过蛋白质过滤实验发现,升高凝固浴温度不利于提高亲水改性PVDF超滤膜的抗污染性能。然后,以亲水改性PVDF超滤膜为基膜,接枝HP-β-CD使其具有吸附功能,并研究了接枝条件对膜的影响。结果表明,随着体系中Na OH浓度增加,膜形貌结构受到破坏,纯水通量从104.14 L/(m~2·h)增加到210.19 L/(m~2·h),蛋白质截留率从91.2%降低至83%。同时随着Na OH浓度、反应时间和温度的增加,接枝HP-β-CD后膜的力学性能较原始膜都有一定程度上的降低。此外,交联剂环氧氯丙烷(EPI)的量增加,会使膜变得致密,纯水通量从104.14 L/(m~2·h)降低至28.66L/(m~2·h),蛋白质截留率从86.15%增加到92.83%,同时膜强力增大,断裂伸长率减小。通过酚酞吸附实验发现最佳的接枝反应条件是Na OH浓度0.05 mol/L,反应温度50°C,反应时间8 h,EPI量为溶液体积比的2%。为了进一步研究具有吸附功能的PVDF超滤膜对水中不同结构小分子有机污染物的去除能力。我们以双酚A和2-萘酚为目标吸附分子,研究发现其对双酚A和2-萘酚的吸附符合Langmuir等温吸附模型和伪二级动力学方程。在分离实验中,具有吸附功能的PVDF超滤膜对双酚A和2-萘酚的去除率分别为53.81%和64.5%,同时其对蛋白质的截留率为90%。此外,经吸附循环实验发现,经过10次吸附-解吸循环后,膜吸附双酚A的吸附再生率为44%,吸附2-萘酚时吸附再生率为61%。
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