基于多酚单宁的聚偏氟乙烯多孔膜表面亲水化改性研究

摘要

聚偏氟乙烯（PVDF）以其优异的力学和化学性能被广泛应用于制备微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等水处理膜材料，然而由于其极强的疏水性，使其在用于水处理过程中存在通量低和容易被污染等缺陷，这极大地降低了水处理效率和薄膜的使用寿命，因此对其进行亲水化改性将具有非常重要的实际意义。本文以塔拉单宁作为涂层的主体材料，通过简单的溶液沉积法对 PVDF多孔膜进行表面涂覆改性，单宁中含有大量的多酚基团，可以牢固地粘附在基材表面，从而改变基材的表面性质。全文主要研究工作有如下两方面： 首先，利用塔拉单宁作为涂层材料对 PVDF膜进行了表面涂覆改性，研究了改性液中单宁的团聚机理和改性时间对改性膜的表面结构及性能的影响。通过核磁共振氢谱和紫外可见光谱研究了塔拉单宁及其氧化诱导团聚机理；通过场发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和衰减全反射傅立叶红外光谱详细表征了改性膜的表面形貌及组成，证明了单宁涂层成功地涂覆在了薄膜表面；通过吸水率、水接触角、水下油接触角、纯水通量、乳液过滤通量以及通量恢复率测试了改性前后薄膜的亲水性、疏油性以及水处理性能，结果表明，与原始膜相比，改性膜的亲水性、疏油性和水处理性能均明显提高；通过水冲洗试验测试了改性膜的亲水稳定性，经过连续七天的水冲洗测试，改性膜的水通量和水下油接触角均未出现明显的变化，说明改性膜的亲水稳定性较好。 在此基础上，又选用了两种不同的硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）和γ-巯丙基三甲氧基硅烷（KH590）作为改性添加剂，通过与塔拉单宁的溶液共沉积作用对 PVDF膜进行了表面涂覆改性，研究了硅烷偶联剂的用量和种类对改性膜的表面结构及性能的影响。通过场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱和衰减全反射傅立叶红外光谱测试了改性膜的表面形貌及组成，研究发现，单宁/硅烷偶联剂复合涂层成功地涂覆在了薄膜表面，并且在改性膜表面形成了微纳米结构，改变了薄膜表面的粗糙度，薄膜展现出了较好的浸润性能，亲水性和疏油性能均明显提高；与原始膜相比，改性膜具有较高的水通量和乳液过滤通量，油水分离效率明显提高；通过水冲洗测试证明了单宁/硅烷偶联剂复合改性膜具有较好的亲水稳定性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 聚偏氟乙烯膜亲水改性研究进展

1.3 多酚基化合物及其在表面改性中的应用

1.4 硅烷偶联剂及其在表面改性中的应用

1.5 本课题背景、意义及内容

第二章 实验原料、仪器设备及测试表征

2.1 实验材料

2.2 实验设备及测试表征

第三章 塔拉单宁涂覆改性PVDF多孔膜的制备及表征

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 单宁/硅烷偶联剂复合涂覆改性PVDF多孔膜的制备及表征

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果