膜蒸馏用硅橡胶/PVDF中空纤维复合膜的制备与性能研究

摘要

膜蒸馏过程是以疏水微孔膜为分离介质的高效膜分离过程，近年来在水处理领域得到广泛关注。膜蒸馏技术因具有分离效率高、操作温度低、能量消耗低等优势，在海水淡化、分离浓缩、废水处理等领域应用前景广阔。在膜蒸馏过程中，膜的易润湿性和疏水稳定性是影响膜蒸馏技术规模化应用的关键。为了解决这一关键问题，本课题进行了一系列的探索，发现在膜表面制备一层致密的疏水层有利于解决膜的润湿问题，在保证膜蒸馏通量的情况下，延长膜蒸馏持续时间。
　　论文采用溶液涂覆浸没-固化法，将硅橡胶复合在PVDF膜表面制备致密的疏水皮层，实验通过研究涂覆次数、硅橡胶溶液浓度、涂覆温度和固化温度等对膜结构与性能的影响，制备了性能稳定的硅橡胶/PVDF中空纤维复合膜。初步探讨了该复合膜在处理包含表面活性剂水体过程中膜蒸馏性能的稳定性。结果表明:利用溶液涂覆-固化的方法，可制得均匀、稳定的复合膜，膜表面的纯水接触角由78°(PVDF膜)提升到149°。在针对含有表面活性剂(SDBS)料液的膜蒸馏处理过程中，原始PVDF膜在实验进行约20min发生亲水化渗漏;该复合膜在连续2h内可以稳定持续运行，膜蒸馏通量保持在约36.6kg/(m2·h)，产水电导率约为16.0μS/cm。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 膜蒸馏

1．1．1 膜蒸馏的发展

1．1．2 膜蒸馏基本原理

1．1．3 膜蒸馏的分类

1．1．4 膜蒸馏的优缺点

1．1．5 膜蒸馏用膜

1．2 复合膜的制备

1．2．1 表面涂覆法

1．2．2 表面接枝法

1．2．3 界面聚合法

1．2．5 其他方法

1．3 润湿模型

1．3．1 表面张力和表面自由能

1．3．2 杨氏方程

1．3．3 润湿原理

1．3．4 膜抗润湿性方法的研究进展

1．4 硅橡胶

1．4．2 硅橡胶的性能

1．4．3 硅橡胶在分离膜领域的应用

1．5 课题的提出及研究意义

第二章 实验材料与表征方法

2．1．1 实验仪器

2．1．2 实验试剂

2．2 实验测试方法

2．2．1 场发射扫描电子显微镜

2．2．2 接触角的测试

2．2．3 泡点压力的测试

2．2．4 透气系数的测试

2．2．5 膜蒸馏实验测试方法

第三章 PVDF中空纤维膜的膜蒸馏性能

3．1 引言

3．2 膜润湿原理

3．3 膜及膜组件的制备

3．4 膜蒸馏润湿实验

3．5 结果与讨论

3．5．1 PVDF分离膜的纯水通量

3．5．2 在含有不同浓度表面活性的料液中PVDF膜的润湿时间

3．6 本章小结

第四章 硅橡胶／PVDF中空纤维复合膜的制备及膜蒸馏性能

4．1 引言

4．2 实验设计思路

4．3 实验部分

4．3．1 PVDF中空纤维膜基膜的预处理

4．3．2 涂覆液的配制及涂覆

4．3．3 制作膜组件

4．4 复合膜的表征

4．4．1 复合膜表面形貌结构

4．4．2 复合膜接触角的测定

4．5．1 涂覆次数对膜性能的影响

4．5．2 涂覆液浓度对膜性能的影响

4．5．3 涂覆温度对膜性能的影响

4．5．4 固化温度对膜性能的影响

4．5．5 膜蒸馏稳定性测试

4．6 本章小结

第五章 结论

参考文献

发表论文和参与科研情况

致谢