PVDF平板超濾膜的制備與光接枝改性研究.pdf

1、膜技術(shù)是21世紀(jì)最受關(guān)注的研究領(lǐng)域之一，應(yīng)用于環(huán)保、電子、能源和生物等眾多領(lǐng)域。隨著水資源問題的日益嚴(yán)峻，應(yīng)用于水處理領(lǐng)域的膜技術(shù)吸引了眾多研究者的目光。限制膜技術(shù)發(fā)展的一個(gè)最重要因素是膜污染，平板超濾膜相比其他超濾膜能更好的抗污染，機(jī)械強(qiáng)度更好，維護(hù)清洗也非常簡單，因此，平板膜可以長時(shí)間穩(wěn)定的運(yùn)行。聚偏氟乙烯(PVDF)因?yàn)槠鋬?yōu)異的特性，非常適合作為制備平板膜的材料。
　　平板膜往往應(yīng)用在大型水處理設(shè)備中，這就需要提高平板膜的透

2、過性能，本研究以二甲基乙酰胺為溶劑，通過非溶劑致相轉(zhuǎn)化法制備PVDF平板膜，在鑄膜液中加入不同的添加劑，對(duì)膜孔的孔徑和分布進(jìn)行控制，并對(duì)聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)、不同溶劑、添加劑組分和質(zhì)量分?jǐn)?shù)等因素對(duì)膜通過性能的影響進(jìn)行研究。結(jié)果表明，鑄膜液中聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低，水通量越大，當(dāng)PVDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16％時(shí)，在15kPa壓力下，膜通量可達(dá)92.7L·m-2·h。高分子量親水性添加劑PVP的致孔能力很強(qiáng)，當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％時(shí)，膜通量達(dá)到152.1L·m

3、-2·h，而未添加PVP的原始膜通量只有69.7L·m-2·h，應(yīng)該將其質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在2％以下，含量過高會(huì)導(dǎo)致膜孔結(jié)構(gòu)過于疏松，大大降低出水SDI。PEG-400則是低分子量的添加劑，可以與PVP組合，控制膜孔的孔徑及分布。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PVDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18％的情況下，以2％的PVP作為致孔劑，并配合甘油控制膜表面孔結(jié)構(gòu)，可以在保證出水SDI的情況下，將通量提升至97.4L·m-2·h（15kPa壓力下）。
　　膜污染主要作用于

4、膜的表面，所以通過對(duì)膜表面進(jìn)行改性，可以有效的提高膜污染性能。紫外光引發(fā)接枝又是一項(xiàng)簡單溫和，效果穩(wěn)定的表面改性方式。通過共混添加劑提高了膜通過性能之后，本研究通過常見紫外光源照射，以高鈰離子為引發(fā)劑，N，N-亞甲基雙丙烯酰胺和聚乙烯吡咯烷酮為單體，對(duì)PVDF進(jìn)行了表面接枝改性?？疾炝斯庹諘r(shí)間、單體濃度、引發(fā)劑濃度對(duì)膜抗污染性能的影響。結(jié)果表明，光照時(shí)間不宜過長，以3min為宜，光照太久會(huì)造成膜通量的明顯下降;MBA單體濃度不宜過高，達(dá)

5、到0.07mol·L-1就可以獲得很好的接枝效果;由于高鈰離子引發(fā)劑會(huì)發(fā)生水解，引發(fā)劑濃度不能過低，0.04 mol·L-1是最佳濃度。在以上實(shí)驗(yàn)條件下制備的膜片具備優(yōu)秀的抗污染性能，膜片通量恢復(fù)率得到明顯提升，由未改性前的40％，提升到91.3％。膜表面接觸角由77.7°下降到50.0°。通過掃描電鏡和表面全反射紅外表征后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過改性后，膜表面更加光滑，引入了具有親水性的酰胺基團(tuán)。
　　本研究采用的兩步改性方法，簡單高效，能夠