靜電紡PVDF及其改性納米纖維膜對(duì)含油污水的過濾性能研究.pdf

1、水污染、大氣污染和噪聲污染被稱為當(dāng)今世界的三大公害，含油污水是水污染的一種，其對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境均有很大的危害。靜電紡絲技術(shù)是一種最簡(jiǎn)單易行的制備納米纖維的方法，被廣泛的應(yīng)用在過濾材料、生物醫(yī)用、組織工程和復(fù)合材料方面。靜電紡制備的納米纖維膜在含油污水處理方面的應(yīng)用廣泛且頗受關(guān)注。因此，本文針對(duì)經(jīng)常用于水處理的材料PVDF進(jìn)行靜電紡絲，制備納米纖維，并對(duì)其進(jìn)行三種方法的改性處理，測(cè)試改性過后的納米纖維膜對(duì)含油污水的過濾效果并與普通商品

2、膜進(jìn)行對(duì)比，旨在突出靜電紡納米纖維膜在過濾應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)，對(duì)含油污水過濾材料的研究與應(yīng)用有一定的借鑒與指導(dǎo)意義。
　　首先，本文采用正交試驗(yàn)的方法，對(duì)影響PVDF納米纖維直徑分散系數(shù)的三個(gè)因素—PVDF溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、施加電壓和接收距離進(jìn)行正交設(shè)計(jì)，通過掃描電鏡（SEM）對(duì)不同情況下得到的PVDF納米纖維的形態(tài)觀察，以及繪制的直徑分布直方圖，并結(jié)合正交試驗(yàn)的直觀分析和方差分析，確定PVDF溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)是影響納米纖維分散系數(shù)的顯著參數(shù)

3、，并利用最終優(yōu)化的工藝參數(shù)制備得到直徑較小且分布均勻的PVDF納米纖維。
　　其次，配置不同共混比下 PVDF/PAN共混溶液，測(cè)量其粘度和電導(dǎo)率，結(jié)果顯示，隨著 PAN比例的增加，粘度呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，而電導(dǎo)率則與 PAN的比例呈基本正相關(guān)的關(guān)系。制備不同共混比的靜電紡 PVDF/PAN納米纖維膜，采用掃描電子顯微鏡分析膜的表面形態(tài)，并測(cè)試共混纖維膜的力學(xué)性能、親水性、孔徑及對(duì)自制乳化油污水的過濾效率。試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著 PAN共

4、混比例的增加，共混膜纖維直徑減??；共混膜的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率隨著 PAN的增加均而減?。还不炷さ乃佑|角隨 PAN共混比例的增加呈明顯下降趨勢(shì)，下降幅度為30°，親水性改善效果明顯；共混膜的平均孔徑范圍為0.784～2.070μm；測(cè)得共混膜的純水通量為4019～5340 L/（m2·h），約是PVDF商品超濾膜的30倍；對(duì)乳化油的截留率最高達(dá)到95.31％，稍小于PVDF商品超濾膜的97％。
　　再次，配制PVDF/TiO2聚

5、合物溶液，對(duì)粘度和電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示，隨著 TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，粘度呈現(xiàn)指數(shù)增加的趨勢(shì)，電導(dǎo)率呈現(xiàn)明顯上升的趨勢(shì)。制得的PVDF/TiO2納米纖維，隨著TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，SEM圖顯示直徑呈增加的趨勢(shì)。力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果顯示，隨著 TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)先增加后降低；接觸角和純水通量測(cè)試結(jié)果顯示隨著 TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，接觸角下降，140.98°下降到106.67°，下降幅度比較明顯，純水通量則顯示上

6、升趨勢(shì)，最高達(dá)到4550 L/（m2·h），約是商品膜的25倍；抗污染性能測(cè)試結(jié)果顯示，隨著 TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，通量衰減率下降，抗污染性能增強(qiáng)。
　　最后，在PVDF膜表面進(jìn)行戊二醛（GA）和聚乙烯醇（PVA）的部分交聯(lián)反應(yīng)，引入羥基等親水基團(tuán)，改善膜的親水性。對(duì)PVDF溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、交聯(lián)溫度和交聯(lián)時(shí)間三個(gè)交聯(lián)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終找到最優(yōu)的交聯(lián)參數(shù)—PVDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)1％、交聯(lián)溫度50℃、交聯(lián)時(shí)間為4.5h，制得的改性納米纖維膜