PVDF中空纖維膜低溫等離子體改性及性能研究.pdf

1、隨著社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展，水資源問題已成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可忽視的問題之一，政府對水問題的關(guān)注也越來越多。在水處理中，膜技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛，隨著我國凈水及污水處理標(biāo)準(zhǔn)的不斷升高，膜技術(shù)已經(jīng)從工業(yè)水處理行業(yè)逐漸轉(zhuǎn)移至凈水及市政污水領(lǐng)域。作為膜技術(shù)中的核心部分，膜在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些缺陷，比如易污染、不易清洗、經(jīng)濟(jì)成本、運(yùn)行費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用高等問題。本研究課題就針對膜在應(yīng)用時的以上缺點(diǎn)，對聚偏氟乙烯膜(PVDF)中空纖維膜進(jìn)行了低溫等離子

2、體改性，以提高膜的性能和抗污染能力。
　　本課題中，對PVDF中空纖維膜進(jìn)行了四種不同的低溫等離子體方法改性，分別是僅等離子體處理、混合等離子體化學(xué)沉積、等離子體液相接枝和丙烯酸等離子體化學(xué)沉積。比較了膜改性前后膜面膜孔的Zeta電位、力學(xué)性能、紅外譜圖和表面形態(tài)，研究了改性膜和原膜的清水通量及通量對溫度、pH值和鹽響應(yīng)性的不同。最后，在自制的凹凸棒懸濁液中和MBR反應(yīng)器中，比較了改性膜和未改性膜在實(shí)際應(yīng)用中的抗污染能力。具體結(jié)論

3、如下:
　　(1)經(jīng)過低溫等離子體改性后，PVDF中空纖維膜膜孔膜面的Zeta電位有了明顯增加。經(jīng)過僅等離子體處理、混合等離子體化學(xué)沉積、等離子體液相接枝和丙烯酸等離子體化學(xué)沉積四種方法處理后，膜孔的Zeta電位分別增加了234.65％、287.40％、201.18％和175.20％，膜面的Zeta電位分別增加了1005.77％、1030.00％、1001.92％和340.38％。改性后，膜受拉力時抵抗破壞的能力基本沒變，但是膜的

4、塑性降低，剛度增大。觀察原膜和改性膜的電鏡圖片，原膜表面較為光滑，膜孔分布均勻，清晰可見，改性膜表面具有較大凹凸起伏，改性后膜表面基本看不到膜孔，局部能夠看到聚合沉積所形成的簇團(tuán)。
　　(2)低溫等離子體改性后，膜通量增加了2％～15％，原膜及改性膜通量都隨溫度的升高而增大，改性膜通量的增加率低于原膜，但隨著溫度的增加，差值逐漸減小。膜通量對pH值的響應(yīng)性表明，丙烯酸等離子體化學(xué)沉積法和混合等離子體化學(xué)沉積改性法改性后的膜在酸性和

5、堿性溶液中有更大的通量響應(yīng)值，說明這兩種改性膜都具有較強(qiáng)的酸性官能團(tuán)，且后者的電離度更大，而僅氮等離子體處理和等離子體液相接枝改性的膜對酸性條件的通量響應(yīng)大于堿性條件;PVDF等離子體改性膜對不同電解質(zhì)溶液和不同濃度的通量響應(yīng)較為復(fù)雜，究其原因主要有吸附—滲透作用造成膜孔徑減小通量下降，還有電解質(zhì)離子對接枝聚合高分子鏈的電性屏蔽中和作用造成的膜孔徑增大通量增加，流動電位造成的反離子逆向遷移引起的電粘滯作用。
　　(3)在膜分離過程