有机膜材料的改性及其在油水分离中的应用

摘要

含油废水作为一种常见的污染源，其对环境保护和生态平衡危害极大，因此含油废水的油水分离十分重要。与传统的分离技术相比膜分离技术具有应用范围广、针对性强等优点，已被广泛应用于实际生产中。但是常见的亲水性超滤膜在使用过程中往往存在分离性能有限抗污染性能差的缺点，因此本文采用原子转移自由基聚合方法(ATRP)合成链段长度可控的亲水性改性聚合物F127-b-PHEMA，并利用浸没沉淀相转化法制备F127/PES超滤膜和F127-b-PHEMA/PES亲水改性超滤膜以提高分离及抗污染性能。本文主要研究内容如下:
　　(1)以F127（PEO100-PPO65-PEO100）为添加剂、DMAC（二甲基乙酰胺）为溶剂与PES（聚醚砜）共混，随着两性共聚物F127加入量的增多，铸膜液的粘度增加，成膜更容易，制成的F127/PES膜的接触角下降，亲水性增强，且分离性能和抗污染性能均有所提升。通过对F127/PES膜分离性能和抗污染性能的研究，确定制备F127/PES共混超滤膜的最佳工艺参数为:PES/DMAC质量配比15％、F127含量2％、搅拌时间24h、搅拌温度40℃、凝固浴温度20℃，所制得的F127/PES膜表面光滑，形成的膜孔分布均匀，孔隙率由未改性膜的76.5％提升为82.7％，接触角由83.42°降为72.25°，纯水通量由未改性膜的75.L/m2·h提高至106.5 L/m2·h，油水通量由35.6 L/m2·h提升为47.3L/m2·h，通量恢复率由51.3％提升为77.8％。
　　(2)采用ATRP方法以F127与HEMA（甲基丙烯酸羟乙酯）合成链段长度可控的亲水性改性聚合物F127-b-PHEMA，并以此为添加剂制备F127-b-PHEMA/PES膜，随着改性物质F127-b-PHEMA加入量的增多，所制备膜的接触角、亲水性、分离性能抗污染性能和机械性能均大幅提升。但当添加剂含量过多时，膜表面孔径过大，致使油滴进入膜孔堵塞孔道，造成分离性能和恢复率的下降。总的来说，F127-b-PHEMA的含量为3％时，孔隙率增大为90.4％、接触角为62.14°、纯水通量达139.6L/m2·h、油水通量为78.1L/m2·h、通量恢复率为89.4％、膜的拉伸强度达到了80.2％，其性能指标均较F127/PES有所提升，适宜应用于含油废水的膜分离。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 膜分离的基本知识

1．1．1 膜的定义及分类

1．1．2 膜分离技术的发展概况

1．1．3 膜分离技术的定义

1．1．4 膜分离技术的种类

1．1．5 膜分离技术的特点

1．2 超滤技术介绍

1．2．1 超滤技术的发展

1．2．2 超滤过程的基本原理

1．2．3 超滤膜材料的种类

1．2．4 超滤膜的制备方法

1．2．5 超滤膜分离的应用

1．3 超滤膜抗污染的改性研究

1．3．1 超滤膜的污染问题

1．3．2 超滤膜的改性方法

1．4 本文研究背景及内容

1．4．1 研究背景

1．4．2 研究内容

第二章 实验部分

2．1 实验仪器及实验药品

2．1．1 实验仪器

2．1．1 实验药品

2．2 合成改性物质F127-b-PHEMA

2．2．2 合成改性物质F127-b-PHEMA

2．3 聚醚砜膜和改性聚醚砜膜的制备

2．3．3 不同含量F127-b-PHEMA／PES膜的制备

2．4 分析表征方法

2．4．1 傅里叶红外光谱仪测试(FT-IR)

2．4．2 核磁共振氢谱表征测试(1H-NMR)

2．4．3 粘度测定

2．4．4 孔隙率测定

2．4．5 接触角测定

2．4．6 全反射傅里叶变换红外光谱测试(ATR-FTIR)

2．4．7 电子扫面电镜测试(SEM)

2．4．8 膜机械强度测定

2．4．11 恢复率(FRR)测定

第三章 F127对超滤膜结构和性能的影响

3．1 引言

3．2 全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)

3．3 电子扫描显微镜(SEM)

3．4 添加剂含量对铸膜液粘度的影响

3．5 添加剂含量对膜性能和结构的影响

3．5．1 F127添加量对膜亲水性的影响

3．5．2 F127添加量对膜孔隙率的影响

3．5．3 F127添加量对膜分离性能的影响

3．5．4 F127添加量对膜抗污染性能的影响

3．5．5 F127添加量对膜机械强度的影响

3．6 搅拌时间对膜分离性能的影响

3．7 搅拌温度对膜分离性能的影响

3．8 凝固浴温度对膜分离性能的影响

3．9 本章小结

第四章 F127-b-PHEMA对超滤膜结构和性能的影响

4．1 引言

4．3 核磁共振氢谱(1H-NMR)

4．4 全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)

4．5 电子扫描显微镜(SEM)

4．6 添加剂含量对铸膜液粘度的影响

4．7 改性物质含量对膜性能和结构的影响

4．7．1 F127-b-PHEMA添加量对膜亲水性的影响

4．7．2 F127-b-PHEMA添加量对膜孔隙率的影响

4．7．4 F127-b-PHEMA添加量对膜抗污染性能的影响

4．7．5 F127-b-PHEMA添加量对膜机械强度的影响

4．8 本章小结

第五章 结论与建议

致谢

参考文献

作者简介