中空多孔氧化物小球-聚醚砜復(fù)合超濾膜的制備及性能研究.pdf

1、聚合物超濾膜滲透性能較差，且易與水中有機(jī)污染物及微生物代謝產(chǎn)物等組分產(chǎn)生較強(qiáng)的親和作用引發(fā)膜污染，導(dǎo)致其在水處理領(lǐng)域大規(guī)模的工程應(yīng)用受到了限制。本文將具有中空結(jié)構(gòu)的無機(jī)材料引入到聚合物基體中，構(gòu)建出新型有機(jī)-無機(jī)復(fù)合超濾膜，并對其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。具體為將兩種中空多孔結(jié)構(gòu)的氧化物小球，氧化硅球（HMSS）和氧化鋯球(HZO)添加到聚醚砜(PES)中，利用非溶劑致相轉(zhuǎn)化路線制備粒子均一分散的HMSS/PES和HZO/PES復(fù)合超

2、濾膜。采用X射線光電子能譜分析儀和接觸角儀對膜表面性質(zhì)進(jìn)行分析;通過掃描電子顯微鏡對膜的斷面結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察;利用錯(cuò)流過濾裝置對膜的超濾性能和抗污染能力進(jìn)行評估。主要研究內(nèi)容如下:
　　1)采用St(o)ber法制備了均一分散的HMSS，其粒徑約為650nm，壁厚約為80nm。將不同濃度的HMSS與PES共混，制備了一系列HMSS/PES復(fù)合超濾膜，并系統(tǒng)考察了HMSS添加量對膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。發(fā)現(xiàn)HMSS的添加會(huì)影響分相速度，導(dǎo)致

3、膜的大孔結(jié)構(gòu)先被促進(jìn)后被抑制。接觸角測試發(fā)現(xiàn)添加1.5％的HMSS時(shí)，膜的接觸角達(dá)到最低63.8°，較純PES膜相比下降了13°，表明膜的親水性得到顯著提高。過濾實(shí)驗(yàn)表明適量的HMSS能顯著提高膜的純水通量，與純PES膜相比，復(fù)合膜的純水通量提高了4倍，而截留率僅略微下降。引入親水性的HMSS還有利于提高膜的抗污染性能，經(jīng)牛血清白蛋白(BSA)溶液兩次污染后，純PES膜的通量恢復(fù)率僅為54.6％，而復(fù)合膜的通量恢復(fù)率為76.7％。此外，

4、還研究了HMSS的中空結(jié)構(gòu)對膜性能的影響，結(jié)果表明與實(shí)心介孔結(jié)構(gòu)的SiO2球(MSS)相比，HMSS更有利于改善PES膜的超濾性能。
　　2)利用硬模板法制備了粒徑為430nm、壁厚為50nm的HZO粒子。將其與PES共混，制得一系列含不同濃度HZO的PES復(fù)合超濾膜。結(jié)合接觸角、純水通量和截留率等一系列表征，發(fā)現(xiàn)復(fù)合膜的接觸角比純PES膜小了20°，純水通量是純PES膜的3.7倍，膜的親水性得到顯著提高。經(jīng)BSA兩次污染后，復(fù)合