再生全氟磺酸(PFSA)及羥基磷灰石晶須(HAP)改性PVDF中空纖維膜的制備和表征.pdf

1、本文研究了再生的全氟磺酸(PFSA)以及羥基磷灰石晶須(HAP)對PVDF膜改性后的性能影響。首先，利用再生的PFSA對PVDF膜進行改性，研究了其對PVDF膜性能及在成膜過程中對成膜機理的影響。其次實驗室采用均相沉淀法自制合成晶須狀的納米HAP，用于改性PVDF膜，討論無機納米晶須對PVDF膜的性能影響。
　　 (1)考察了堿金屬型PFSA-M(M：Li，Na，K和Rb)在PVDF中空纖維膜成膜過程的作用。實驗結果證明了，離子

2、簇型PFSA在PVDF中空纖維膜的成膜過程中起到重要的作用。隨著PFSA-M中離子簇從Li，Na增加到K，PVDF-PFSA-M/NMP/H2O系統(tǒng)的三元相圖均相區(qū)域不斷縮小，在水中的凝膠速率不斷加快。隨著堿金屬離子半徑的增加，PVDF/PFSA-M膜的雙指狀孔結構明顯增大。PVDF/PFSA-M膜的純水通量和平均有效孔徑均先增加(從Li、Na到K)后減小(Rb)。PVDF/PFSA-M膜的最大純水通量為96.5 L·M-2·H-1.B

3、ar-1而分子截流量為86KDa。
　　 (2)采用液相轉化和真空蒸發(fā)的方法分別制備了一些列的PFSA/PVDF平板膜，通過SEM、FTIR-ATR、接觸角、膜電位及XPS等手段分析驗證了PFSA在PVDF/PFSA中的成膜機理中的影響。從SEM圖可以看出，液相轉換而成共混膜橫截面明顯出現皮層和指狀孔結構的支撐層兩層不同結構，真空蒸發(fā)法制備的膜結構均為致密型。隨著PFSA含量的增加，PVDF/PFSA平板膜的親水性明顯得到提高純

4、水通量由22.4 L·M-2·H-1增加到743.1 L·M-2·H-1，對牛血清蛋白質的截留率先降低后增加。FTIR-ATR譜圖顯示，-SO3-液相轉換成膜過程中更多的出現在膜的表面和膜孔道表面，而均勻的出現分布在真空蒸發(fā)法成膜的內部。膜電位和XPS測試也證明了，隨著PFSA含量的增加，PFSA/PVDF膜的ε電位逐漸減小，-SO3-親水基團在液相轉換成膜過程中更多的出現在PVDF/PFSA膜的表面和膜孔道表面。
　　 (3)

5、通過濕法紡絲的方法制備了一種新型的有機-無機膜PVDF-HAP中空纖維膜。PVDF-HAP中空纖維膜的性能分別通過：SEM、AFM、XRD、DSC、FTIR-ATR以及機械性能、透光率實驗等一些先進的實驗手段進行分析。凝膠過程結果顯示：PVDF/HAP/NMP鑄膜液具有延遲分相的特點，而且隨著HAP含量的增加凝膠速率輕微加快。從SEM圖可以看出，混合膜橫截面中明顯出現三層不同結構，雙指狀結構以及處于指狀空結構中間的海綿狀結構。隨著HAP

6、含量的增加，PVDF-HAP共混膜的熔融溫度(Tm)增加。IR光譜和XRD譜圖證明了PVDF-HAP共混膜中僅有β相晶型結構。PVDF-HAP膜的機械性能明顯增強。
　　 隨著納米晶須HAP含量從0％增加到3%PVDF-HAP共混膜的楊氏模量從66.8MPa增加到129.9MPa。拉伸強度從HAP納米晶須含量1%增加到3%而從2.54MPa增加到3.81～4.31MPa。PVDF-HAP膜伸長率的變化不同于其他無機納米晶須改性的

7、聚合物共混膜。隨著HAP納米晶須的增加，PVDF-HAP中空纖維膜的親水性增加，因此純水通量增加。
　　 (4)在第四章的基礎上添加了PVP作為致孔劑，主要目的是為了改進PVDF-HAP中空纖維膜的滲透通量。研究表明，添加了一定量的PVP可有效的改進PVDF-HAP中空纖維膜的滲透性能。隨著HAP納米晶須含量的加入，PVP/PVDF-HAP中空纖維膜純水通量先增加到311.2L·M-2·H-1，對牛血清蛋白質的截留先減小到一個最