碳酸盐或碳酸氢盐在共混改性成膜过程中孔径调节的影响研究

摘要

本实验采用相转化法和化学反应相结合的方法制备了PVDF/PMMA/CA共混超滤膜，通过制膜液中的冰醋酸与凝胶浴中的碳酸盐(Na2CO3和K2CO3)或者碳酸氢盐(NaHCO3和KHCO3)发生化学反应生成二氧化碳气体的方法来达到调节膜孔径均匀分布的目的。 首先确定凝胶浴的实验条件，以冰醋酸与碳酸盐或碳酸氢盐反应的化学反应方程式为依据，已知冰醋酸的量为定值，通过改变化学反应方程式中冰醋酸和碳酸盐或碳酸氢盐的化学反应计量比，计算得到碳酸盐或碳酸氢盐的不同质量，并按凝胶浴的体积计算得出碳酸盐或碳酸氢盐的不同浓度，配制不同浓度的碳酸盐或碳酸氢盐溶液做凝胶浴来制备PVDF/PMMA/CA共混超滤膜。 考察不同浓度的碳酸盐或碳酸氢盐做凝胶浴时所制备的共混膜的性能：(1)以纯水通量、料液通量、截留率作为考察指标对膜性能进行比较；(2)比较不同浓度不同种类凝胶浴时所制得的膜孔径分布曲线和环境扫描电子显微镜照片；(3)使用研究级万能显微镜，分别观测制膜液组成在不同浓度凝胶浴时的成膜过程。 实验结果表明：(1)凝胶浴中碳酸盐或碳酸氢盐的浓度在化学反应计量比以内时，即小浓度时，所制得的膜通量较大，截留率变化不明显。碳酸盐作凝胶浴时所成膜的通量比碳酸氢盐更高。(2)碳酸盐或碳酸氢盐浓度小时，所成膜的孔径分布范围较窄，孔径较小，孔密度较大，因而膜的通量较大，而盐浓度增加后，特别是达到饱和时，由于膜形成一层致密的表皮层，虽然截留率升高，但其通量急剧下降。(3)化学反应对凝胶速度影响较大，能显著增加膜的凝胶速度。在凝胶过程初期，化学反应使膜的凝胶速度快速增加，特别是浓度增大时，二氧化碳气体生成体积量增大，对凝胶的作用最为明显；综合考察之后，发现碳酸盐或碳酸氢盐在低浓度时，制膜液凝胶时的速度较慢，利于生成孔径分布范围较窄的皮层。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1超滤膜材料、制备及其改性

1.1.1超滤膜材料

1.1.2超滤膜的制备方法

1.1.3超滤膜改性

1.2本课题研究的目的和意义

1.3本课题研究的主要内容

第2章实验部分

2.1实验原材料及仪器

2.1.1实验材料

2.1.2实验仪器

2.2凝胶浴的制备

2.3膜的制备

2.4膜性能评价和表征

2.4.1纯水通量(Jw)

2.4.2料液通量(Jf)和截留率(Re)

2.4.3膜孔径分布

2.4.4 SEM电镜观察膜结构

2.4.5不同凝胶浴对铸膜液凝胶速率的测定

第3章不同凝胶介质对成膜性能的影响

3.1凝胶介质浓度对膜性能的影响

3.1.1不同浓度Na2CO3溶液对膜性能的影响

3.1.2不同浓度NaHCO3溶液对膜性能的影响

3.1.3不同浓度K2CO3溶液对膜性能的影响

3.1.4不同浓度KHCO3溶液对膜性能的影响

3.2凝胶介质种类对膜性能的影响

3.2.1 Na2CO3和NaHCO3溶液所制膜的性能比较

3.2.2 K2CO3和KHCO3溶液所制膜的性能比较

3.3本章小结

第4章不同凝胶介质对膜孔径分布的影响

4.1凝胶介质浓度对膜孔径分布的影响

4.1.1 Na2CO3溶液作凝胶浴时成膜的孔径分布

4.1.2 NaHCO3溶液作凝胶浴时成膜的孔径分布

4.1.3 K2CO3溶液作凝胶浴时成膜的孔径分布

4.1.4 KHCO3溶液作凝胶浴时成膜的孔径分布

4.2凝胶介质种类对膜孔径分布的影响

4.3不同凝胶介质种类所成膜的环境扫描电镜分析

4.4本章小结

第5章 不同凝胶介质下凝胶动力学研究

5.1不同凝胶浴的凝胶速度曲线分析

5.1.1 Na2CO3溶液作凝胶浴时凝胶速率曲线

5.1.2 NaHCO3溶液作凝胶浴时凝胶速率曲线

5.1.3 K2CO3溶液作凝胶浴时凝胶速率曲线

5.1.4 KHCO3溶液作凝胶浴时凝胶速率曲线

5.2本章小结

结论

参考文献

附录 液—液界面法测定膜孔径分布原理

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢