辐照接枝改性PVDF中空纤维膜的稳定性及抗污染性研究

摘要

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种性能优良的结晶性聚合物，具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐辐射性，因而成为一种受欢迎的高分子膜材料，但是其高的表面能和疏水表面往往会导致严重的膜污染，因此对PVDF膜表面进行改性以提高其表面亲水性就显得必要。本文以高能电子束为辐照源，采用共辐照的方法将丙烯酸(AA)接枝到PVDF中空纤维膜的表面，制备了亲水的PVDF-g-AA中空纤维膜。红外光谱分析、扫描电镜分析、接触角分析和纯水通量直接测试或间接的证明了辐照接枝改性是成功的。
　　 通过考察PVDF原膜和PVDF-g-AA中空纤维膜的热力学性能、机械性能、孔径分布和渗透性能，研究了辐照接枝和放置时间对PVDF-g-AA中空纤维膜结构和性能的稳定性影响规律。辐照接枝后，PVDF-g-AA中空纤维膜的热分解温度、熔点、玻璃化转变温度、结晶度和断裂强力均升高，断裂伸长率下降;放置15个月后，PVDF-g-AA中空纤维膜的热分解温度、熔点、玻璃化转变温度和结晶度继续小幅上升，而断裂强力和断裂伸长率则降低。辐照接枝导致PVDF中空纤维膜均匀的孔径分布变得分散，小孔分布和数量增多，平均孔径变小，放置15个月后，小孔进一步增多。经过一系列放置时间的测试，PVDF-g-AA中空纤维膜的纯水通量和对牛血清白蛋白的截留率保持稳定。
　　 通过对腐殖酸、酵母菌、牛血清白蛋白和滦河水源水的饱和吸附量、过滤性能和通量恢复率的测试，考察了PVDF-g-AA中空纤维膜的抗污染性。PVDF-g-AA中空纤维膜对上述污染物的静态饱和吸附量均比PVDF原膜低;经过10个h的连续过滤，PVDF-g-AA中空纤维膜对上述污染物的通量下降率都不到50％，而原膜则下降了70％以上;经过简单HClO的反清洗后，PVDF-g-AA中空纤维膜的通量恢复率都在75％以上，其中对腐殖酸和滦河水源水的通量恢复率高达90％以上，均较PVDF原膜有大幅提升。PVDF-g-AA中空纤维膜具有良好的抗天然小分子有机物、蛋白质、胶体和活性生物污染能力。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 膜技术概述

1．1．1 膜分离技术简介

1．1．2 膜的定义和分类

1．1．3 膜过程

1．1．4 膜材料

1．1．5 膜组件

1．1．6 膜分离技术研究的内容

1．2 膜技术发展与现状

1．3 膜污染

1．4 PVDF的结构与性质

1．5 PVDF超滤膜亲水改性

1．5．1 共混改性

1．5．2 共聚改性

1．5．3 表面涂覆改性

1．5．4 表面接枝改性

1．6 课题的提出

第二章 辐照接枝PVDF中空纤维膜结构与性能的稳定性研究

2．1 实验部分

2．1．1 主要仪器和试剂

2．1．2 PVDF-g-AA中空纤维膜的制备

2．1．3 PVDF-g-AA中空纤维膜的表征

2．1．4 PVDF-g-AA中空纤维膜的稳定性

2．2 结果与讨论

2．2．1 PVDF-g-AA中空纤维膜的表征

2．2．2 PVDF高分子的稳定性

2．2．3 PVDF-g-AA中空纤维膜膜孔结构稳定性

2．2．4 PVDF-g-AA中空纤维膜渗透性能稳定性

2．3 本章小结

第三章 PVDF-g-AA中空纤维膜抗污染性能研究

3．1 实验部分

3．1．1 主要仪器和试剂

3．1．2 抗污染实验

3．2 结果与讨论

3．2．1 腐殖酸对改性膜的污染

3．2．2 酵母菌对改性膜的污染

3．2．3 牛血清白蛋白对改性膜的污染

3．2．4 滦河水源水对改性膜的污染

3．2．5 通量恢复率

3．3 本章小结

第四章 全文结论

参考文献

作者在读期间科研成果

致谢