聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維微濾膜的制備及其膜污染形成特性的研究.pdf

1、本文以聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維微濾膜的制備及其膜污染形成特性的研究為主要內容,研究通過控制制膜條件,如鑄膜液聚合物濃度,凝膠浴成分及溫度,內芯液成分以及溫度,干程及溶劑多元性等參數(shù),從而制備出在滲透性、孔隙率、膜孔結構等方面性能優(yōu)異的中空纖維膜。通過原子力顯微鏡(AFM)、電子掃描顯微鏡(SEM)以及其他滲透性試驗對兩種不同中空纖維膜的膜孔結構以及性能進行了表征與比較,并探討了在相同運行條件下的不同膜污染趨勢。另外,從粘附力方面,

2、對不同水質條件(pH、離子強度、鈣離子濃度以及高嶺土存在時)下膜-污染物以及污染物-污染物之間的粘附力大小變化進行了研究。得出的主要結論如下:
　　(1)通過熱誘導相分離(TIPS)制備出性能優(yōu)異的中空纖維膜TIPS1。當鑄膜液成分為20wt％PVDF/40wt%DCAc/40wt%TEP,攪拌溫度為393K,內芯液為40wt%EG/60wt%DMAc,干程為10mm,凝膠浴為60wt%TEP/40wt%水,制備綜合性能優(yōu)異的中空

3、纖維膜。膜絲在0.1Mpa下純水通量為3600 L/m2?h,機械強度為3.6Mpa,孔隙率為85.7%,平均孔徑為0.124μm。
　　(2)與單一溶劑制備的中空纖維膜TIPS2相比,TIPS1膜具有滲透性更好、機械強度更大、截留率更高以及孔徑分布范圍較窄等特點,且表面較為光滑。而在相同的壓力或相同的初始通量條件下,與 TIPS2膜相比,孔徑較小的 TIPS1膜更容易受到污染。
　　(3)當 pH增大時,膜-HA以及 HA

4、-HA之間粘附力都呈減小趨勢;當離子強度增大時,膜-HA以及 HA-HA之間的粘附力增大;而當鈣離子濃度增大時,由于鈣離子的“鹽橋”作用,膜-HA以及 HA-HA之間的粘附力呈先增大后減小的變化趨勢。且各條件下,膜初期通量衰減幅度以及對 HA的截留率與粘附力之間具有一定的相關性。
　　(4)由于pH=4.7為BSA的等電點,當pH增大時,膜-BSA以及BSA-BSA之間的粘附力呈先增大后減小的變化趨勢;而當離子強度增大時,膜-BS

5、A以及B SA-BSA之間的粘附力呈增大趨勢;當鈣離子濃度增大時,膜-BSA以及 BSA-BS A之間粘附力呈先增大后減小變化趨勢。各條件下,膜初期通量衰減幅度以及對BSA的截留率與粘附力的變化之間具有正相關性。
　　(5)隨著pH的增大,膜-SA之間的粘附力呈減小的趨勢,而SA-SA之間的粘附力先增大后減小;隨著離子強度的增大,膜-SA之間的粘附力大小先增大后減小的趨勢,而SA-SA之間粘附力的大小呈現(xiàn)增大趨勢。隨著離子強度的增

6、大,膜-SA與 SA-SA之間的粘附力呈先增大后減小的趨勢。而不同條件下粘附力與通量衰減幅度以及膜對SA的截留率之間并不具有良好的相關性。
　　(6)高嶺土對污染膜通量衰減的影響主要發(fā)生在膜過濾的初期階段,高嶺土的存在使 HA污染膜的初期通量衰減幅度增加,BSA和 SA污染膜的初期通量衰減幅度減緩;清洗后HA污染膜的通量恢復率降低,而BSA和SA污染膜的通量恢復率增大。而且,高嶺土的存在時,膜-HA之間的粘附力變大以及 HA溶液的