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纯净水超滤膜的制备技术及性能研究

  PVDF超滤膜不仅具有力学性能优良、韧性好、化学稳定性好、同时也具有不易被酸碱腐蚀等优点,正因这些优点净水器超滤膜技术已被广泛应用于化工,电子,医疗,食品和环境保护等领域的生产用水处理及废水处理等。

  膜污染是制约膜技术大规模推广应用的主要原因之一,防止膜污染可以从两方面人手,一是制备抗污染性好的膜:二是选择合理的组件结构并对料液进行预处理。显然,研制耐污染的膜是解决污染问题的根本。但由于PVDF表面能低,有极强的憎水性 ,所以在液液分离过程中,必须对其进行改性才能提高它的抗污染性。自来水净化设备为增强亲水性,可以通过接枝,共聚和共混等手段改变聚合物的分子组成和空间结构来改变聚合物的物理和化学性能;也可以通过加人表面活性剂或高能辐射,对已成型的聚合物进行改性 。最简单常用的是聚合物共混改性.对于PVDF膜,过去的研究主要集中在有机共混改性 ,近年来对其无机共混改性的研究也逐渐活跃.本文以二氧化硅与聚偏氟乙烯共混,采用L —S相转化法流涎成膜,并对成膜条件和所制得的共混膜的特性进行了分析。

  1、实验部分

  水过滤膜的制备:将N一甲基吡咯烷酮与丙酮的混合溶剂放在烧杯中,加入预先准备好的聚偏氟乙烯(PVDF),搅拌使之完全溶解.将成孔剂邻苯二甲酸二丁酯加入上面溶解好的烧杯中,搅拌使之均匀.将填料SiO 加入烧杯中,并把烧杯放人40~C恒温的水浴锅中,不断搅拌,使之完全溶解.取出至玻璃板涂膜,静置冷却.用无水乙醇寝泡半小时,晾干,测其水通量。过滤膜的透水性:制备好的超滤膜在去离子水中放置一段时间后,剪取一定大小的膜片,备用.取一根内径为5.95cm的玻璃管,将其一端用橡皮管连接于自来水龙头上,调节水流量,待其稳定后,将备用膜片置于玻璃管另一端,用橡皮使其平整封口,注意防止膜裂,测定。

  2、结果与讨论

  2.1 溶剂配比对成膜的影响

  对于高分子聚偏氟乙烯的溶解,用混合溶剂(N一甲基吡咯烷酮与丙酮的混合)是很好的,然而溶剂的不同比例对成膜有很大的影响,其影响见表2.由表2可知:当N一甲基毗咯烷酮与丙酮是1:9时,很难成膜,随着N一甲基毗咯烷酮的增加越易成膜,但不是越多越好,这是因为甲基毗咯烷酮过多时,PVDF就很难溶解了,因此溶剂的最佳配比为3:7。

  2.2 成孔剂邻苯二甲酸二丁酯对膜的影响

  邻苯二甲酸二丁酯的作用是在PVDF的膜上形成有一定孔隙的孔,以让水透过.然而邻苯二甲酸二丁酯对膜的影响也很大,见表3。即:当DBP含量高了不易成膜,含量低了纯水不易透过,通过实验,当PVDF:DBP=1:1时,效果最佳。

  2.3 SiO:含量对膜的水通量的影响

  不同SiO 含量的膜通量在一定压力下,随着铸膜液中SiO:的增加,膜的通量有所增加,但这种趋势在质量分数达到一定值时就不明显了.这是因PVDF是疏水的高聚物,加入SiO:,由于其亲水性和大比表面积等特性,使得膜的亲水性得到了改善,通量增加.但当质量分数过高时,铸膜液中过量的粒子就会发生团聚现象H ,这样的粒子就起不到改善膜的亲水性的作用.最佳比例关系为PVDF:SiO =1:3。

  2.4 水通量与操作压力的关系

  PVDF膜的水通量在一定范围内随操作压力的增加而增大,到一定值时不再增加,水通量最大时的最小压力即为最佳压力.

  3、结论

  1)当聚偏氟乙烯(5.0—5.2)g,苯二甲酸二丁酯(5.0—5.2)g,氧化硅(15.0一l5.6)g时,能制备出超滤膜,以作透水用。

  2)在不同的溶剂配比,填料,成孔剂下研究了不同情况下膜的特点,并分析出适宜的制备条件是:N一甲基吡咯烷酮:丙酮=3:7,PVDF:SiO =1:3,PVDF:DBP=1:1。

  3)以NMP与丙酮作为混合溶剂,PVDF为成膜物质,SiO 为填料,得了改性的PVDF超滤膜.此改性的超滤膜成本低,膜的水通量也提高了。

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