聚偏氟乙烯-低維碳納米材料雜化分離膜的構(gòu)建及其結(jié)構(gòu)性質(zhì)研究.pdf

1、聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)是制備分離膜的高分子材料之一，具有力學(xué)性能優(yōu)良、熱穩(wěn)定性優(yōu)異、耐化學(xué)腐蝕和耐輻射等優(yōu)點。由于其具有極強(qiáng)的疏水性，在進(jìn)行水相分離時，很容易造成膜污染。因此，對PVDF分離膜進(jìn)行親水改性是該領(lǐng)域的重要研究方向之一。目前采用無機(jī)粒子雜化改性PVDF分離膜的方法，因其操作簡單、成本低、改性徹底，已成為PVDF膜改性的主要方向。具有高比表面積的多壁碳納米管(multi-wall

2、ed carbon nanotubes，MWCNTs)和氧化石墨烯(graphene oxide，GO)作為新興的碳納米材料，其表面豐富的含氧官能團(tuán)為PVDF分離膜的親水改性提供了有利的條件。
　　 本論文首先采用混酸氧化的方法制備了表面含有豐富親水性官能團(tuán)的氧化MWCNTs;并通過改進(jìn)的Hummers法制備出氧化石墨，經(jīng)超聲剝離后冷凍干燥制得GO。然后，將MWCNTs、氧化MWCNTs和GO作為改性劑對PVDF膜進(jìn)行改性，采用

3、浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化的方法制備了PVDF/低維碳納米材料雜化膜，并從PVDF膜的親水改性出發(fā)，主要開展了以下兩個方面的研究:1)制備MWCNTs和氧化MWCNTs分別改性的PVDF雜化膜，研究碳納米材料表面的含氧官能團(tuán)對PVDF分離膜的影響;2)制備PVDF/GO雜化膜，對比研究了不同維度的氧化MWCNTs與GO對PVDF雜化膜結(jié)構(gòu)性能的影響。
　　 研究結(jié)果表明，隨著氧化MWCNTs含量(0～2％)在鑄膜液中的增加，雜化膜的親水性增

4、強(qiáng)，水通量被提高。當(dāng)氧化MWCNTs的含量為1％時，膜的接觸角由75.8°(純的PVDF膜)降到54.7°，水通量也較純膜提高了11倍，而氧化MWCNTs的含量達(dá)到2％后，膜的親水性和水通量不再有明顯的提高。氧化MWCNTs含量為0.5％時，雜化膜的截留率提高了22.2％。綜合考慮，含量為1％的氧化碳納米管改性的PVDF雜化膜的性能較好。對比研究氧化MWCNTs和MWCNTs添加含量均為1％的PVDF雜化膜，結(jié)果表明在添加相同含量的MW