聚偏氟乙烯-二氧化鈦原位雜化超濾膜的制備及效能研究.pdf

1、目前，水資源短缺、水污染嚴重正成為全球性的環(huán)境問題，在這種嚴峻的形勢下，膜分離技術由于其能耗低、分離效果好等優(yōu)點逐漸受到人們關注，已成為21世紀新型的水處理技術之一。然而在膜運用過程中產生的膜污染卻成為膜技術普及應用的制約因素。膜材料聚偏氟乙烯（PVDF）具有良好的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性、機械性能和耐輻射性等，因而受到越來越廣泛的關注。但由于PVDF的表面能低，制得的膜親水性差，在水處理過程中容易被原水中一些憎水性有機物所污染。本文針對

2、PVDF超濾膜的膜污染問題，對其進行納米共混改性，以提高其親水性。
　　本文以PVDF為膜材料，氮甲基乙酰胺（DMAc）為溶劑，聚乙烯吡絡烷酮（PVP）為致孔劑，用浸沒沉淀相轉化的方式制備PVDF超濾膜（記作PVDF-0純膜）。本研究采用兩種方式向PVDF膜中引入納米TiO2，一種是直接在鑄膜液中添加商品化的納米TiO2，用浸沒沉淀相轉化法制備成膜（記作PVDF-TiO2復合膜）；另一種是在鑄膜液中添加鈦酸正丁酯（TBT），使其在

3、相轉化過程中在膜上原位生成納米TiO2（記作 PVDF-TBT復合膜）。利用各種評價方法，如超濾實驗、接觸角測試、孔隙率測試、場發(fā)射掃描電鏡（SEM）、傅立葉紅外光譜（FTIR）、X射線衍射（XRD）、X射線光電子能譜（XPS）、原子力顯微鏡（AFM）、熱重（TGA）等，對兩種改性復合膜的抗壓密性能、透水性能、分離性能、抗污染性能和熱穩(wěn)定性等進行對比分析，并且研究納米TiO2的添加方式和添加量在成膜過程中對膜結構的影響。
　　通過

4、超濾實驗發(fā)現，相對于純膜 PVDF-0和PVDF-TiO2復合膜，PVDF-TBT復合膜的滲透性能得到了大幅度提高的同時，還能保持較好的截留性能，其抗污染能力也得到了一定程度的提高；通過SEM和AFM對復合膜進行表面、斷面以及內部孔隙結構的分析，發(fā)現 PVDF-TBT擁有更加發(fā)達的孔隙結構和更加平滑的膜表面，從而提高了復合膜的純水通量和抗污染能力；利用TGA對復合膜的熱穩(wěn)定性進行分析，發(fā)現兩種方式添加的納米 TiO2都會提高復合膜的熱穩(wěn)

5、定性；通過XRD和FTIR的分析，可知原位合成方式添加的納米TiO2能夠誘導PVDF-β晶型的產生。
　　最后本文考查了改性復合膜對松花江實際水體的處理效果，結果表明PVDF-TBT復合膜對水中的Al、Fe和Mn具有很好的去除效果，對濁度的去除率可達到80％，但對水中TOC的去除效果較差；PVDF-TBT復合膜對實際水體的滲透通量大于純膜PVDF-0和PVDF-TiO2復合膜，說明采用原位合成納米TiO2方式制備的改性復合膜的水處