聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微滤膜的制备及其膜污染形成特性的研究

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本文以聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微滤膜的制备及其膜污染形成特性的研究为主要内容,研究通过控制制膜条件,如铸膜液聚合物浓度,凝胶浴成分及温度,内芯液成分以及温度,干程及溶剂多元性等参数,从而制备出在渗透性、孔隙率、膜孔结构等方面性能优异的中空纤维膜。通过原子力显微镜(AFM)、电子扫描显微镜(SEM)以及其他渗透性试验对两种不同中空纤维膜的膜孔结构以及性能进行了表征与比较,并探讨了在相同运行条件下的不同膜污染趋势。另外,从粘附力方面,对不同水质条件(pH、离子强度、钙离子浓度以及高岭土存在时)下膜-污染物以及污染物-污染物之间的粘附力大小变化进行了研究。得出的主要结论如下:
　　(1)通过热诱导相分离(TIPS)制备出性能优异的中空纤维膜TIPS1。当铸膜液成分为20wt％PVDF/40wt%DCAc/40wt%TEP,搅拌温度为393K,内芯液为40wt%EG/60wt%DMAc,干程为10mm,凝胶浴为60wt%TEP/40wt%水,制备综合性能优异的中空纤维膜。膜丝在0.1Mpa下纯水通量为3600 L/m2?h,机械强度为3.6Mpa,孔隙率为85.7%,平均孔径为0.124μm。
　　(2)与单一溶剂制备的中空纤维膜TIPS2相比,TIPS1膜具有渗透性更好、机械强度更大、截留率更高以及孔径分布范围较窄等特点,且表面较为光滑。而在相同的压力或相同的初始通量条件下,与 TIPS2膜相比,孔径较小的 TIPS1膜更容易受到污染。
　　(3)当 pH增大时,膜-HA以及 HA-HA之间粘附力都呈减小趋势;当离子强度增大时,膜-HA以及 HA-HA之间的粘附力增大;而当钙离子浓度增大时,由于钙离子的“盐桥”作用,膜-HA以及 HA-HA之间的粘附力呈先增大后减小的变化趋势。且各条件下,膜初期通量衰减幅度以及对 HA的截留率与粘附力之间具有一定的相关性。
　　(4)由于pH=4.7为BSA的等电点,当pH增大时,膜-BSA以及BSA-BSA之间的粘附力呈先增大后减小的变化趋势;而当离子强度增大时,膜-BSA以及B SA-BSA之间的粘附力呈增大趋势;当钙离子浓度增大时,膜-BSA以及 BSA-BS A之间粘附力呈先增大后减小变化趋势。各条件下,膜初期通量衰减幅度以及对BSA的截留率与粘附力的变化之间具有正相关性。
　　(5)随着pH的增大,膜-SA之间的粘附力呈减小的趋势,而SA-SA之间的粘附力先增大后减小;随着离子强度的增大,膜-SA之间的粘附力大小先增大后减小的趋势,而SA-SA之间粘附力的大小呈现增大趋势。随着离子强度的增大,膜-SA与 SA-SA之间的粘附力呈先增大后减小的趋势。而不同条件下粘附力与通量衰减幅度以及膜对SA的截留率之间并不具有良好的相关性。
　　(6)高岭土对污染膜通量衰减的影响主要发生在膜过滤的初期阶段,高岭土的存在使 HA污染膜的初期通量衰减幅度增加,BSA和 SA污染膜的初期通量衰减幅度减缓;清洗后HA污染膜的通量恢复率降低,而BSA和SA污染膜的通量恢复率增大。而且,高岭土的存在时,膜-HA之间的粘附力变大以及 HA溶液的Zeta电位变小,膜-BSA、SA之间的粘附力变小以及相应污染物的Zeta电位都增大。

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作者
王磊;
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作者单位

西安建筑科技大学;

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授予单位西安建筑科技大学;
学科环境科学与工程
授予学位硕士
导师姓名王磊;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类新型分离法;废水的处理与利用;
关键词
中空纤维微滤膜; 聚偏氟乙烯; 热诱导相分离; 膜污染;

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