親水化改性超濾膜的制備與機理研究.pdf

1、膜分離在目前水處理領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，而“膜污染”作為其應(yīng)用過程中所面臨的最主要的問題，如何控制膜污染，提高膜抗污染能力成為目前研究學(xué)者最為關(guān)注的研究方向。
　　聚偏氟乙烯（PVDF）因其自身相對較高物理特征以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性而成為目前最為常用的制膜材料。然而，PVDF表面能不高，表現(xiàn)出較為明顯的憎水性，從而造成 PVDF膜在進行水處理時極易被水中污染物質(zhì)影響，造成膜污染。本試驗中在控制聚合物即 PVDF在鑄膜液中質(zhì)量分數(shù)于8

2、％到18%范圍時，所制備的膜的水通量隨著PVDF濃度的增大而減??；PVDF濃度在8%~14%之間是截留率則會逐漸提高，在14%~18%時則基本保持穩(wěn)定，綜合考慮水通量及截留率兩方面因素后決定添加 PVDF質(zhì)量分數(shù)為12%。為達到強化聚偏氟乙烯超濾膜親水能力的目的，在PVDF超濾膜鑄膜液中添加納米Mg(OH)2共混，來對PVDF超濾膜進行基體改性，通過沉浸凝膠相轉(zhuǎn)化的方法來完成膜的制備過程。并對制備的PVDF/ Mg(OH)2復(fù)合改性超濾

3、膜的性能及結(jié)構(gòu)方面進行對比分析。經(jīng)MSC-300型超濾杯對改性后膜的純水通量及截留率后發(fā)現(xiàn)，納米Mg(OH)2粒子改性后的超濾膜在親水性及截留率方面都有所改善，在添加納米 Mg(OH)2粒子含量為0.8%所制備的改性膜其水通量提高到333.37 L/(m2?h)，較未改性膜提高了126.32%，同時截留率能保持在75.96%，水通量衰減系數(shù)由原來的0.53降低到改性后的0.34。潤濕角測定儀測定改性后膜潤濕角降低到59.31°，表現(xiàn)出明

4、顯的親水性能。
　　膜結(jié)構(gòu)方面，分別采用掃面電子顯微鏡觀測膜的表面及斷面孔結(jié)構(gòu)，以及原子力顯微鏡觀測膜表面的粗糙程度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，制備的 PVDF/Mg(OH)2復(fù)合改性膜表面孔徑相較未改性的 PVDF超濾膜有所增大，且改性膜孔數(shù)量也有顯著增多。通過對膜斷面觀測發(fā)現(xiàn)：改性膜斷面近似雙層的微網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)構(gòu)。經(jīng)原子力顯微鏡（AFM）觀測對比后，制備的PVDF/Mg(OH)2復(fù)合改性膜其膜表面呈現(xiàn)出更多的凹凸部分，表明改性后膜粗糙程度有了進一

5、步的增強，從而使得改性膜超濾過程中能有更大的過濾面積。這種結(jié)構(gòu)有利于維持較好的截留率的同時增加膜的水通量。
　　然而粒子對膜性能的改善并不存在單一狀態(tài)的優(yōu)化，當納米 Mg(OH)2添加量小于0.8%時，其親水性能都會隨著納米Mg(OH)2含量的增多而提高，但是當納米Mg(OH)2添加量在0.8%以上時，容易造成納米粒子之間的團聚，導(dǎo)致制膜時產(chǎn)生大的空穴或者缺陷，膜的截留率也會迅速下降，不具備實用價值。
　　改性超濾膜協(xié)同A2

6、/O工藝，探討改性PVDF超濾膜在實際應(yīng)用中對水的處理效果及抗污染性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，原水在分別經(jīng)未改性超濾膜和改性后超濾膜處理后出水COD去除率可分別達到37.8%和56.1%，且能明顯降低出水濁度，超濾后出水濁度在0.2 NTU左右。改性后超濾膜水通量的衰減明顯低于未改性超濾膜，表明PVDF超濾膜在經(jīng)過納米Mg(OH)2粒子共混改性后，所制備的改性超濾膜在親水性及抗污染性等均優(yōu)于未改性膜。在配合其它水處理工藝時用于生活污水進一步深化處理