ZrO2纳米粒子原位杂化PVDF(PES)超滤膜的制备及其抗污染性能研究

摘要

在当前或下一代的废水回收再利用系统中，基于膜分离技术的废水回收技术亟需发展具有良好抗污染性能的膜材料。针对传统聚合物超滤膜抗污染性差的问题，本文提出制备纳米粒子原位杂化超滤膜并开展了其抗污染性能研究。从杂化膜的结构设计出发，将ZrO2纳米粒子的原位制备和PVDF(PES)相转化成膜过程有机结合，获得ZrO2纳米粒子高度分散的原位杂化超滤膜。利用X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对杂化膜的结构进行了表征。结果表明，杂化膜中的ZrO2纳米粒子均匀分散在聚合物基体中，粒子的粒径为5-20nm。杂化膜的亲水性能通过接触角测定仪进行了评价，杂化PVDF和PES膜的接触角分别下降了18°和22°。选择以牛血清蛋白为代表模拟污染物，考察了杂化超滤膜的抗表面污染及抗内污染的性能。杂化PVDF(PES)膜经过一系列BSA溶液污染后，纯水通量的恢复率是未杂化的膜的2倍。结果表明，原位形成的ZrO2纳米粒子显著提高了膜的亲水性，减少了膜对蛋白质的吸附。用该方法制备的杂化膜具有较好的抗污染性能，可望在污水回用等领域得到广泛应用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 超滤膜的亲水化改性

1．1．1 膜表面改性

1．1．2 膜基体改性

1．2 本文的选题意义

1．3 本文的主要工作

2 ZrO2纳米粒子原位杂化PVDF(PES)超滤膜的制备及结构表征

2．1 试剂与药品

2．2 实验设备

2．3 PVDF(PES)／ZrO2杂化超滤膜的制备方法

2．3．1 锆溶胶的制备

2．3．2 PVDF／ZrO2杂化超滤膜的制备

2．3．3 PES／ZrO2杂化超滤膜的制备

2．4 ZrO2／PVDF(PES)超滤膜的结构表征

2．4．1 铸膜液粘度分析

2．4．2 铸膜液分相速率分析

2．4．3 超临界干燥

2．4．4 膜孔形态结构分析

2．4．5 膜组成分析

2．4．6 吸水率和孔隙率测定

2．4．7 膜的透射电镜分析

2．4．8 膜的热重分析

2．4．9 膜的接触角分析

2．5 结果与分析

2．5．1 PVDF膜及杂化PVDF膜的性能表征

2．5．2 PES膜及杂化PES膜的性能表征

2．6 本章小结

3 ZrO2／PVDF(PES)杂化超滤膜的抗污染性能

3．1 试剂与药品

3．2 实验设备

3．3 抗污染性能测试

3．3．1 截留率的测定

3．4 结果与分析

3．4．1 PVDF膜及杂化PVDF膜的截留率

3．4．2 PVDF膜及杂化PVDF膜的抗污染性能

3．4．3 PES膜及杂化PES膜的截留率

3．4．4 PES膜及杂化PES膜的抗污染性能

3．5 本章小结

4 结论

致谢

参考文献