聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維微濾膜的制備及其膜污染形成特性的研究.pdf

1、本文以聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維微濾膜的制備及其膜污染形成特性的研究為主要內(nèi)容,研究通過(guò)控制制膜條件,如鑄膜液聚合物濃度,凝膠浴成分及溫度,內(nèi)芯液成分以及溫度,干程及溶劑多元性等參數(shù),從而制備出在滲透性、孔隙率、膜孔結(jié)構(gòu)等方面性能優(yōu)異的中空纖維膜。通過(guò)原子力顯微鏡(AFM)、電子掃描顯微鏡(SEM)以及其他滲透性試驗(yàn)對(duì)兩種不同中空纖維膜的膜孔結(jié)構(gòu)以及性能進(jìn)行了表征與比較,并探討了在相同運(yùn)行條件下的不同膜污染趨勢(shì)。另外,從粘附力方面,

2、對(duì)不同水質(zhì)條件(pH、離子強(qiáng)度、鈣離子濃度以及高嶺土存在時(shí))下膜-污染物以及污染物-污染物之間的粘附力大小變化進(jìn)行了研究。得出的主要結(jié)論如下:
　　(1)通過(guò)熱誘導(dǎo)相分離(TIPS)制備出性能優(yōu)異的中空纖維膜TIPS1。當(dāng)鑄膜液成分為20wt％PVDF/40wt%DCAc/40wt%TEP,攪拌溫度為393K,內(nèi)芯液為40wt%EG/60wt%DMAc,干程為10mm,凝膠浴為60wt%TEP/40wt%水,制備綜合性能優(yōu)異的中空

3、纖維膜。膜絲在0.1Mpa下純水通量為3600 L/m2?h,機(jī)械強(qiáng)度為3.6Mpa,孔隙率為85.7%,平均孔徑為0.124μm。
　　(2)與單一溶劑制備的中空纖維膜TIPS2相比,TIPS1膜具有滲透性更好、機(jī)械強(qiáng)度更大、截留率更高以及孔徑分布范圍較窄等特點(diǎn),且表面較為光滑。而在相同的壓力或相同的初始通量條件下,與 TIPS2膜相比,孔徑較小的 TIPS1膜更容易受到污染。
　　(3)當(dāng) pH增大時(shí),膜-HA以及 HA

4、-HA之間粘附力都呈減小趨勢(shì);當(dāng)離子強(qiáng)度增大時(shí),膜-HA以及 HA-HA之間的粘附力增大;而當(dāng)鈣離子濃度增大時(shí),由于鈣離子的“鹽橋”作用,膜-HA以及 HA-HA之間的粘附力呈先增大后減小的變化趨勢(shì)。且各條件下,膜初期通量衰減幅度以及對(duì) HA的截留率與粘附力之間具有一定的相關(guān)性。
　　(4)由于pH=4.7為BSA的等電點(diǎn),當(dāng)pH增大時(shí),膜-BSA以及BSA-BSA之間的粘附力呈先增大后減小的變化趨勢(shì);而當(dāng)離子強(qiáng)度增大時(shí),膜-BS

5、A以及B SA-BSA之間的粘附力呈增大趨勢(shì);當(dāng)鈣離子濃度增大時(shí),膜-BSA以及 BSA-BS A之間粘附力呈先增大后減小變化趨勢(shì)。各條件下,膜初期通量衰減幅度以及對(duì)BSA的截留率與粘附力的變化之間具有正相關(guān)性。
　　(5)隨著pH的增大,膜-SA之間的粘附力呈減小的趨勢(shì),而SA-SA之間的粘附力先增大后減小;隨著離子強(qiáng)度的增大,膜-SA之間的粘附力大小先增大后減小的趨勢(shì),而SA-SA之間粘附力的大小呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。隨著離子強(qiáng)度的增

6、大,膜-SA與 SA-SA之間的粘附力呈先增大后減小的趨勢(shì)。而不同條件下粘附力與通量衰減幅度以及膜對(duì)SA的截留率之間并不具有良好的相關(guān)性。
　　(6)高嶺土對(duì)污染膜通量衰減的影響主要發(fā)生在膜過(guò)濾的初期階段,高嶺土的存在使 HA污染膜的初期通量衰減幅度增加,BSA和 SA污染膜的初期通量衰減幅度減緩;清洗后HA污染膜的通量恢復(fù)率降低,而B(niǎo)SA和SA污染膜的通量恢復(fù)率增大。而且,高嶺土的存在時(shí),膜-HA之間的粘附力變大以及 HA溶液的