聚偏氟乙烯超滤膜的改性及其凝胶机理的研究

摘要

聚偏氟乙烯(PVDF)作为膜材料由于其疏水性而在应用中受到限制.该论文采用共混的方法,通过加入亲水性聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和醋酸纤维素(CA)以提高PVDF膜材料的亲水性,并对PVDF/PMMA/CA制膜液体系的膜孔径均一化控制、凝胶机理和相分离机理进行了研究.该文还针对膜孔径均一化控制问题进行了初步讨论,提出了一种控制膜孔径的新方法——化学方法.即通过制膜液中溶剂冰醋酸同凝胶介质碳酸钠发生化学反应产生二氧化碳气体,可使膜孔径尺寸分布更均一,通过膜的SEM照片观察,膜孔控制在0.15~0.21μm范围内,未见国内外文献报道,具有一定创新性.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1膜分离技术基本知识

1.1.1膜分离技术的概念及特点

1.1.2膜分离技术的发展史

1.1.3膜分离技术的研究现状及前景

1.2本课题的学术背景及理论与实际意义

1.2.1超滤技术基本知识

1.2.2本课题的研究意义

1.3文献综述

1.3.1等离子体改性

1.3.2辐照接枝改性

1.3.3表面化学反应改性

1.3.4表面涂敷改性

1.3.5表面活性剂改性

1.3.6共混改性

1.4本课题的主要内容

1.5本课题的创新之处

第2章实验部分

2.1实验原材料及设备

2.1.1实验材料

2.1.2实验仪器

2.2膜的制备

2.3膜性能评价和表征

2.3.1纯水通量

2.3.2料液通量和截留率

2.3.3最大泡点压力的测定

2.3.4扫描电镜观察膜结构

2.3.5强度的测定

2.3.6润湿角的测定

2.3.7红外测试

2.4不同膜材料凝胶速率的测定

2.5共混溶液的相图研究

第3章膜材料的初步选择

3.1共混高分子材料的选择

3.2溶剂种类的初步选择

3.3添加剂的选择

3.4本章小结

第4章制膜液组成的确定

4.1正交实验表的设计

4.2实验方案和结果计算分析表

4.3正交表中试验号膜缺陷的检验

4.4因子的权重分析

4.4.1因子对膜透过特性的权重分析

4.4.2因子对膜分离特性的权重分析

4.4.3因子对膜强度的权重分析

4.5因子水平分析

4.5.1共混比对膜性能的影响

4.5.2溶剂种类和溶剂比对膜性能的影响

4.5.3添加剂含量对膜性能的影响

4.5.4固含量对膜性能的影响

4.6正交表的最佳因子组合及其验证

4.6.1最佳因子组合分析

4.6.2最佳因子组合验证

4.7本章小结

第5章凝胶条件的确定

5.1膜孔径的控制方法的提出

5.2正交实验表的设计

5.3试验方案和结果计算分析表

5.4膜缺陷的检验

5.5因子对膜性能的权重分析

5.6因子水平分析

5.6.1凝胶浴组分对膜性能的影响

5.6.2凝胶浴组分对膜孔径的影响

5.6.3凝胶浴组分对膜结构的影响

5.6.4凝胶组分含量对膜性能的影响

5.7最佳因子组合及验证

5.7.1最佳因子组合分析

5.7.2最佳因子组合验证

5.8本章小结

第6章共混凝胶理论的探讨

6.1共混高分子材料对膜亲水性的影响

6.2不同膜材料的凝胶速率的比较

6.3膜的红外光谱测试分析

6.3.1膜的红外光谱透过分析

6.3.2共混膜的衰减全反射谱图分析(ATR)

6.4膜内分层结构的宏观照片

6.5本章小结

第7章最佳制膜液组成相图的研究

7.1液-液相分离成膜机理

7.1.1热力学分相过程

7.1.2动力学分相过程

7.2国内外相图的研究进展

7.3 PVDF/PMMA/CA制膜液体系的浊点相图

7.4本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢