文档介绍：北京工业大学
硕士学位论文
纳米无机/聚偏氟乙烯复合超滤膜的研究
姓名:刘燕
申请学位级别:硕士
专业:环境工程
指导教师:钱英
20040501
摘要近年来,。本论文通过在聚偏氟乙烯铸膜液中添加纳米无机材料一和,希望通过复合制得新的膜,既具有碳氟聚合物典型的热稳定性和化学稳定性,又具有其他新的性能。本论文还研究了成膜机理,探讨纳米对聚偏氟乙烯成膜过程及膜结构的影响,为其它复合膜的研制及性能研究提供参考。本论文先摸索了纯聚偏氟乙烯膜的制备条件,确定制备聚偏氟乙烯膜的固含量为%,添加剂选用和糠直鹞%和ィ涸∥露任,环境湿度为~%。在此基础上通过共混的方法在铸膜液中添加了纳米粒子,分别考察了纳米和对聚偏氟乙烯膜性能的影响。加入后,复合膜的性能有一定改善。但由于纳米极易团聚,且价格昂贵,增强性能不如纳米,所以我们的重点是纳米/复合超滤膜的研究。铸膜液中加入适量纳米后,膜的水通量会提高而截留率不会降低。主要是因为纳米的加入降低了膜的润湿角,使膜的亲水性提高,而且膜的孔隙率提高,收缩比升高。纳米的加入对膜的力学性能影响不大,虽然干膜强度在一定配比时会提高,但湿膜强度变化不大。可能是由于超滤膜存在大量指状孔,大大降低了膜的力学性能,而纳米无机粒子的一些效应已不是主要影响因素。本论文的重点还包括对纳米#疨春铣四せ淼难芯俊Mü度、浊点、扫描电镜等实验方法发现铸膜液中即使加入很少量的纳米,对膜的形成过程会产生非常大的影响。首先也的加入大大提高了铸膜液的粘度;其次通过对铸膜液浊点的测定得出,纳米的加入,使浊点线趋近聚合物一溶剂轴;从膜的电镜照片中发现旱募尤攵阅そ峁褂跋煲卜浅4蟆8春膜的皮层孔隙率增加,而且在壕奂逯芪б仔纬纱罂祝佣厦婵矗春夏厚度增加,还观察到大孔壁的孔隙率增加;复合膜属纯物理共混膜,没有新键
的产生;凝胶过程中有聚偏氟乙烯结晶,并且复合膜的结晶度提高。文中解释了这些现象形成的原因,对有关成膜机理做了初步探讨。关键词聚偏氟乙烯:纳米:纳米:复合超滤膜:机理北京丁业人学Ш鱆‘学位论义
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签名:釜】垂甊期:—:关于论文使用授权的说明独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
,,以外界能量或化学位差为推动力,对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法,可用于液相和气相体系。传统的分离方法如过滤、蒸馏、重结晶、气体液化等既大量消耗能源,又达不到充分分离的效果。由于膜分离过程没有相变,分离系数较大,节能高效、无二次污染,可以在常温下连续操作,而且设备简单、操作简便,可直接放大,专一配膜,特别是在分离共沸物、异构物和对热敏性物质的处理方面具有独特的优势,因此在目前能源短缺和环境污染日益严重的时膜分离过程所用的分离膜按材料形式可分为生物膜烊晃镏矢男曰蛟偕而制成的膜、无机膜和高分子聚合物膜等】。其中利用聚合物材料制备分离膜的系统研究始于世纪年代将纤维素膜用于超滤分离的试验。年代以后进行了离子交换膜的丌发、利用。年代初,加拿大学者甋⑹级反渗透膜进行实验及理论研究,年成功的制各出第一张高效反渗透膜。年,美国学者甅票噶耸涤玫某四ぁ4撕螅酆衔锓掷肽た始迅速的发展,包括透析膜、离子交换膜、反渗透膜、微滤膜、超滤膜、气体分离膜、液膜、动力学膜等,被广泛地用于化工、电子、医药、食品加工、气体分离、环境工程和生物工程等方面。由于聚合物性质的不同及膜的结构和形状不同,膜的制备方法有很多种笫滦髀
如热压成型法、相转化法、浸涂法、辐射法、表面化学改性法、等离子聚合法、拉伸成孔法、核径迹法、动力形成法等等。在膜过程中使用最多的是非对称膜,甋沉浸凝胶法是最主要的制备非对称膜的方法。第⋯‘张具有高脱盐率和高透量的醋酸纤维素非对称反渗透膜就是用这个方法制备的。其工艺如图籰所示。用这种工艺制各的膜能同时形成极薄的致密脱盐层和较厚的多支撑层。影响膜性能的工艺参数主要有:溶剂、铸膜