PAMAM改性PVDF膜的制宁备及重金属离子吸附研究

摘要

聚偏氟乙烯(PVDF)因其优异耐热、耐酸、抗氧化性能和加工性能，作为分离膜材料在废水处理得到广泛的应用。重金属离子污染是当前急需解决的环境问题，而G3.0PAMAM由于其分子结构的高度对称性、大量的端胺基、分子内存在大量空腔对重金属离子有优异的吸附性能。本文针对水体中重金属离子污染问题，以PVDF分离膜为研究对象，以PAMAM为有机改性剂，通过基膜表面接枝和本体接枝改性两种方法分别制备了以PVDF为基体的具有重金属离子吸附能力的复合膜。
　　通过发散法制得水相单体G3.0PAMAM超支化聚合物。对PVDF粉末进行简单的碱处理后，利用自由基聚合反应合成了PVDF-g-PAA共聚物，通过相转化法制得PVDF-g-PAA平板膜，以其为基体，表面接枝G3.0PAMAM制备得到了PVDF-g-PAA-G3.0PAMAM改性膜。研究表明，碱处理PVDF没有对PVDF基本结构造成破坏，PVDF-PAA-G3.0PAMAM膜初始接触角可以达到56°和PVDF膜比接触角显著降低，亲水性有很大改善。PAMAM在膜表面接枝后占据了PVDF-g-PAA膜表面的孔，并没有使通量降低反而大幅提高。接枝的PAMAM在膜表面规整排列，空间位阻原因保证16端氨基有12个没被消耗掉，使膜和重金属离子有很好的配位吸附能。PVDF-PAA-G3.0PAMAM膜对Cd2+、Cu2+的吸附能力较纯PVDF膜有很大提升，吸附机理符合拟二级动力学模型，即吸附过程为可控的化学吸刚，吸刚机理主要靠氨基配位、螯合等化学键作用。通过Langmuir常数可以得出改性膜对Cu2+及Cd2+离子理论的最大吸附量可达71.28mg/g、64.31mg/g。
　　采用粉体直接接枝方法，合成了PVDF与AA的接枝共聚物PVDF-g-PAA，进而以其为基体接枝G3.0PAMAM制备出了PVDF-g-PAA-G3.0PAMAM接枝共聚物，然后通过相转化法制备了超支化改性PVDF-g-PAA-G3.0PAMAM平板膜。与PVDF膜相比，PVDF-g-PAA膜的水通量增大，经G3.0PAMAM改性后纯水通量进一步增加。PVDF-g-PAA-G3.0PAMAM膜对Cd2+、Cu2+的吸附较PVDF膜有很大提升，吸附机理拟二级动力学模型拟合更好，即吸附过程以化学吸刚为主，吸附动力主要是氨基配位、螯合等化学键作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 重金属离子污染现状及处理方法

1．1．1 重金属离子污染现状

1．1．2 重金属离子去除方法

1．2 树枝型聚合物概述

1．2．1 超支化聚合物的结构特征

1．2．2 PAMAM树形分子

1．2．3 树形分子应用

1．3 树枝型高聚物改性膜研究进展

1．3．1 超支化聚合物在分离膜方面的应用

1．3．2 树形聚合物在分离膜中的应用

1．4 课题的研究目的及主要内容

1．4．1 课题的研究目的与意义

1．4．2 本课题研究的主要内容

第二章 PAMAM基膜改性PVDF膜的制备及其性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验药品与原料

2．2．2 实验仪器

2．2．3 PAMAM接枝PVDF膜的制备

2．2．4 复合膜的结构表征与性能研究

2．3 结果与讨论

2．3．1 FT-IR分析

2．3．2 XPS分析

2．3．3 膜的微观结构

2．3．4 亲水性

2．3．5 纯水通量

2．3．6 重金属离子吸附胜能分析

2．4 本章小结

第三章 PAMAM本体改性PVDF的膜制备及其性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验药品与原料

3．2．2 实验仪器

3．2．3 PVDF粉末的碱处理

3．2．5 合成PVDF-PAMAM

3．2．7 PVDF-PAA-G3．0 PAMAM的结构表征与性能研究

3．3 结果与讨论

3．3．1 FT-IR分析

3．3．2 XPS分析

3．3．3 SEM分析

3．3．4 亲水性

3．3．5 纯水通量

3．3．6 重金属离子吸附性能

3．4 本章小结

第四章 结论与展望

4．1 研究结论

4．2 展望

参考文献

硕士生期间发表论文和参加科研’情况

致谢