醋酸纖維素(CA)在聚氯乙烯(PVC)膜親水化改性中的應(yīng)用研究.pdf

1、膜分離技術(shù)因其具有能耗低、可在常溫下連續(xù)操作、分離效率高、無二次污染、運行費用低和設(shè)備體積小等優(yōu)點，近年來常被用于污水處理領(lǐng)域。但是，它也存在著水處理產(chǎn)量低、膜易被污染和膜材料價格昂貴等缺陷，這些都嚴重阻礙了它的推廣和發(fā)展。本課題的目的是研制出一種成本低廉、水通量高、機械性能好、不易被污染的PVC/CA共混膜。
　　 論文的主要思路及研究內(nèi)容如下:
　　 1.采用剪切粘度法、本征粘度法和動態(tài)熱機械分析儀(DMA)的方法對

2、聚氯乙烯(PVC)/醋酸纖維素(CA)二元共混體系的相容性進行了研究。PVC/CA共混溶液的剪切粘度與共混比之間呈非線性非S型關(guān)系，表明該體系為部分相容體系。然后，采用聚合物溶液本征粘度法對PVC/CA體系的相容性進行了定量研究，結(jié)果表明:PVC/CA=9/1、8/2、7/3、3/7、2/8、1/9時，共混體系是相容的。采用動態(tài)熱機械分析儀的方法得出的結(jié)論與本征粘度法吻合。
　　 2.通過研究鑄膜液中聚合物濃度、共混比對膜透過性

3、能和機械性能的影響，確定了適宜的聚合物濃度及最佳共混比。結(jié)果表明，當鑄膜液中聚合物含量為17wt％，PVC/CA=7/3時，制備的共混膜性能最佳。
　　 3.通過研究PVC/CA共混膜的X射線光電子能譜儀(XPS)分析和靜態(tài)接觸角變化情況，定量地表征了共混膜與純PVC膜相比的親水性變化大小。結(jié)果表明，聚合物CA的加入可以顯著改善純PVC膜的親水性，使其由純PVC的70.69°變?yōu)镻VC/CA=7/3時的55.57°。而膜表面光電

4、子能譜儀(XPS)分析解釋了共混膜表面親水性變化的原因。XPS分析證明了聚合物CA在PVC膜表面富集，這是由于，為了降低凝膠浴與鑄膜液的界面自由能，親水性的CA更易與水接觸，形成表面隔離層。Cl原子ls軌道的最大結(jié)合能由285.7ev變?yōu)?84.98ev，證明聚合物PVC與CA之間存在著相互作用力。
　　 4.研究鑄膜液溫度和凝膠浴條件對共混膜純水通量和機械性能的影響。鑄膜液溫度分別采用90℃、75℃、60℃、45℃和30℃，結(jié)

5、果表明，45℃時，共混膜的純水通量和機械性能都較好。因此，最佳鑄膜液溫度為45℃。通過向凝膠浴中添加溶劑DMAC來改變其凝膠浴條件，DMAC在凝膠浴中的體積百分數(shù)分別為0％、10％、20％、30％、40％和50％。結(jié)果表明，凝膠浴條件的改變對機械性能影響不大，但是隨著凝膠浴中DMAC含量的增大，水通量不斷減小。因此，最佳的凝膠浴為純水。
　　 5.研究了不同分子量的有機添加劑聚乙二醇(PEG)、聚吡咯烷酮(PVP-k30)對共混

6、膜性能的影響。PEG的加入使共混膜的水通量急劇減小，因此不適合作為該共混膜的添加劑。PVP的加入使最佳配比PVC/CA=7/3的共混膜的水通量有所減小，但是其截留率提高了，適合作該共混膜的添加劑。研究了納米SiO2對共混膜水通量和親水性的影響。結(jié)果表明，適量的納米SiO2的加入可以提高共混膜的水通量，但是過量反而會使其水通量減小。最佳納米SiO2添加量為3％。最后，研究了納米SiO2對共混膜水量增加的幅度大小影響，說明了聚合物CA比納米