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(yán)重正成為全球性的環(huán)境問題，在這種嚴(yán)峻的形勢下，膜分離技術(shù)由于其能耗低、分離效果好等優(yōu)點逐漸受到人們關(guān)注，已成為21世紀(jì)新型的水處理技術(shù)之一。然而在膜運用過程中產(chǎn)生的膜污染卻成為膜技術(shù)普及應(yīng)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(xué)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(guān)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(luò)烷酮（PVP）為致孔劑，用浸沒沉淀相轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化法制備成膜（記作PVDF-TiO2復(fù)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(zhuǎn)化過程中在膜上原位生成納米TiO2（記作 PVDF-TBT復(fù)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(fù)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(jié)構(gòu)的影響。
　　通過

4、超濾實驗發(fā)現(xiàn)，相對于純膜 PVDF-0和PVDF-TiO2復(fù)合膜，PVDF-TBT復(fù)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(fù)合膜進行表面、斷面以及內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)的分析，發(fā)現(xiàn) PVDF-TBT擁有更加發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)和更加平滑的膜表面，從而提高了復(fù)合膜的純水通量和抗污染能力；利用TGA對復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性進行分析，發(fā)現(xiàn)兩種方式添加的納米 TiO2都會提高復(fù)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(dǎo)PVDF-β晶型的產(chǎn)生。
　　最后本文考查了改性復(fù)合膜對松花江實際水體的處理效果，結(jié)果表明PVDF-TBT復(fù)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(fù)合膜對實際水體的滲透通量大于純膜PVDF-0和PVDF-TiO2復(fù)合膜，說明采用原位合成納米TiO2方式制備的改性復(fù)合膜的水處