亲水性PVDF复合膜的制备与性能研究

作     者：丁乙桐 

作者单位：长春工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙树林

授予年度：2018年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：离子液体 聚偏氟乙烯 亲水性改性 复合膜 抗污染性 

摘      要：随着化学工艺和科技的不断发展,许多工艺过程不可避免地产生大量废水。水污染和饮用水资源紧缺已经称为最严重的社会问题,所以水处理领域需要高分离性能、高渗透性和防污性能的分离膜。本论文根据实际需要,将PVDF膜进行亲水改性,结合PVDF的自身优点,通过原位聚合引入亲水性离子液体,以提高PVDF膜的亲水性。主要研究内容如下:1.采用离子液体溴化1-丁基-3-乙烯基咪唑(ILs)为亲水性添加剂,甲基丙烯酸甲酯(MMA)为相容剂,将聚偏氟乙烯(PVDF)粉末溶于溶剂N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中,完全溶解后加入一定量的ILs和MMA单体进行原位聚合,应用相转换法制备PVDF复合膜。红外光谱测试结果表明ILs与MMA原位复合到PVDF基体中,ILs促进了PVDF中β结晶相生成。扫描电子显微镜分析证明PVDF与MMA-co-ILs之间热力学相容,没有发生相分离。接触角测试结果发现,ILs的引入显著提高了PVDF复合膜的亲水性。改性后的PVDF复合膜具有高的纯水通量和牛血清白蛋白(BSA)截留率,在水处理分离膜领域具有好的应用前景。2.本研究中,采用ILs含量为20wt%的MMA-co-ILs共聚物亲水改性PVDF膜,通过改变溶剂N,N-二甲基乙酰氨(DMAc)的含量研究对复合膜综合性能的影响。复合膜中DMAc含量不同使复合膜的皮质、孔径和表面均发生变化,从扫描电镜以及孔隙率的计算中,得知DMAc含量越高,膜孔径越大,纯水通量也就越高。通过复合膜抗污染性得知,复合膜对荷负电的污染物有极强的吸附作用,所以复合膜为亲水性的荷正电膜。3.在铸膜液中引入不同组分的PVP为造孔添加剂,研究了PVP含量对复合膜综合性能的影响。发现随着PVP含量的增加,复合膜孔径孔隙率越大,通量越高。染料分离实验中,进一步发现孔径越大对荷负电的污染物截留率越差。