PVDF-EVOH和PET-EVOH超濾膜制備及其抗污染性能的研究.pdf

1、在污水處理與凈化過(guò)程中,聚偏氟乙烯(PVDF)因其具有高強(qiáng)度、抗酸堿、良好的機(jī)械性能及穩(wěn)定的化學(xué)性等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用。但由于其具有強(qiáng)疏水性使得推廣應(yīng)用受到限制。近年,乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)由于良好的親水性,而引起了越來(lái)越多的關(guān)注。本文利用EVOH的特殊性能來(lái)對(duì)膜的親水性改進(jìn)。采用相轉(zhuǎn)化法將EVOH與PVDF材料共混制備平板超濾,從而有效提高超濾膜親水化。為克服EVOH本身強(qiáng)度差的缺點(diǎn),利用聚酯(PET)無(wú)紡布與EVOH復(fù)合,增

2、加了所制EVOH膜的強(qiáng)度。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)用相轉(zhuǎn)化法對(duì)PVDF超濾膜進(jìn)行了EVOH材料共混改性,系統(tǒng)考察聚合物的共混比、攪拌時(shí)間和凝膠浴溫度對(duì)共混膜性能及微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明:共混膜的最佳PVDF/EVOH共混比為9/1,最佳攪拌時(shí)間為24h;與純PVDF膜相比, PVDF/EVOH共混膜的親水性明顯提高。共混膜的親水性及拉伸強(qiáng)度隨著凝膠浴溫度的增大而增大,但是由于高凝膠浴溫度條件下膜表面致密層的形成,導(dǎo)致純水通

3、量隨著凝膠浴溫度的增大而減小。EVOH材料添加后,膜的表面相對(duì)PVDF超濾膜更加平整,光滑,斷面結(jié)構(gòu)與純PVDF膜的斷面只有細(xì)長(zhǎng)的指狀孔比較,出現(xiàn)了不規(guī)則的指狀孔和大量的大小不等的海綿狀小孔。
　　(2)采用相轉(zhuǎn)化方法制備PET/EVOH復(fù)合平板超濾膜。系統(tǒng)討論了溶脹劑丙酮含量、凝膠浴溫度、攪拌時(shí)間、EVOH聚合物的含量和預(yù)蒸發(fā)時(shí)間對(duì)膜純水通量、截留率、表面粗糙度、表面形貌及微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明:丙酮與復(fù)合膜的滲透通量及通量的

4、穩(wěn)定性密切相關(guān)。不同制膜條件對(duì)復(fù)合膜分離性能的影響的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):凝膠浴溫度是復(fù)合膜滲透通量的主導(dǎo)因素,并獲得到最佳的制膜條件。發(fā)現(xiàn)凝膠浴溫度與所得復(fù)合膜表面粗糙度具有正相關(guān)關(guān)系。EVOH復(fù)合膜表面和斷面微觀結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明:高凝膠浴溫度,膜孔增多,膜的斷面結(jié)構(gòu)也發(fā)生很明顯的變化?？疾炝巳N攪拌時(shí)間對(duì)膜結(jié)構(gòu)的影響。發(fā)現(xiàn)攪拌時(shí)間8h,其復(fù)合膜表面有很明顯的大孔,而且孔徑的大小也不均勻,攪拌時(shí)間16h、24h時(shí),膜表面結(jié)構(gòu)比較均勻;在攪拌時(shí)間8

5、h、16h、24h下,EVOH膜斷面均存在指狀孔和海綿狀孔,其中攪拌時(shí)間8h時(shí)EVOH復(fù)合膜斷面的指狀孔大小差異明顯。
　　(3)結(jié)合宏觀污染物過(guò)濾實(shí)驗(yàn),利用原子力顯微鏡膠體探針定量測(cè)定了親/疏水性污染物與膜之間作用力的變化特點(diǎn),解析PET/EVOH復(fù)合平板膜的抗污染性能及添加EVOH對(duì)PVDF超濾膜抗污染性能的影響。結(jié)果表明:添加EVOH后有效降低了PVDF膜-污染物間的相互作用力及相應(yīng)的膜污染速率,表明了EVOH的引入能有效改

6、善了膜的抗污染性;與疏水性的腐殖類(lèi)污染物相比較,復(fù)合膜與親水性多糖類(lèi)污染物之間的作用力較小,表明該膜適合于含親水性污染物較多的污水處理。
　　(4)將PVDF/EVOH共混膜與PET/EVOH復(fù)合膜對(duì)比,發(fā)現(xiàn)兩種膜的強(qiáng)度分別由于PET無(wú)紡布的復(fù)合和PVDF材料的共混都有所提高。但相對(duì)于PVDF/EVOH共混膜而言,PET/EVOH復(fù)合膜表面更加均勻,微觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性好從而導(dǎo)致該復(fù)合膜的通量和截留率的穩(wěn)定性好,且親水性更穩(wěn)定。PET