基于静电纺丝技术的纳米纤维复合超滤膜的制备与性能研究

论文摘要

近年来,来自石油、化工、食品工业、制药工业等生产废水以及我们日常的生活污水都给环境带来了极大的污染,水污染的问题越来越严重,各种有关污水处理的方法也快速发展起来。其中,超滤技术被认为是处理污水最有效处理技术之一,其过滤过程中由于所需的操作压力比较低,消耗的能源少,便于操作等优点而被广泛研究者所青睐。但是超滤膜是超滤技术的核心,直接关系到超滤效果的好坏,因此,超滤膜的制备及性能研究是研究工作重点。传统的超滤膜通常是采用单一的膜材料通过相转化的方法制得的,所制备的超滤膜表面孔径大小不均,分布比较广,而且空隙率低基本上都是闭孔结构,这就造成了传统的超滤膜通量和截留率不是很高。因此,我们需要发展新一代的超滤膜,新型的超滤必须具备高通量、高截留率、耐污染、低成本、低操作压力等得点,随着静电纺丝技术的发展,为制备新型的超滤膜带来曙光,基于静电纺丝技术的纳米纤维膜为高效过滤提供了新的过滤介质。本文利用静电纺丝技术并且结合涂覆工艺、溶剂处理工艺和水蒸气熏蒸工艺制备了三种不同的PET/PVA纳米纤维复合超滤膜。主要制备思路是采用复合的方法将纳米纤维膜与亲水性PVA致密分离层相结合,既拥有了截留所需的致密层,又提供了较多的水通路增加了超滤膜的通量。详细探讨了各种方法制备超滤膜的最佳工艺条件,表征了三种工艺制备的超滤膜的表面结构,测试了不同条件下的复合超滤膜的亲水性能、过滤性能等各种性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 基于静电纺丝技术的纳米纤维概述
• 1.1.1 纳米纤维材料的简介
• 1.1.2 静电纺丝法制备纳米纤维
• 1.1.3 静电纺纳米纤维的应用研究
• 1.2 纳米纤维复合超滤膜概述
• 1.2.1 膜分离技术简介
• 1.2.2 超滤技术分离原理
• 1.2.3 超滤膜的制备方法
• 1.2.4 超滤膜的膜材料
• 1.2.5 超滤膜的应用研究
• 1.2.6 纳米纤维复合超滤膜的研究进展
• 1.3 论文研究意义和主要研究内容
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 主要研究内容
• 第2章 基于静电纺丝技术和涂覆工艺的PET/PVA和PET/PAN/PVA纳米纤维复合超滤膜的制备及性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验原料及仪器
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.3 实验步骤
• 2.3.1 利用静电纺丝技术制备PET纳米纤维膜
• 2.3.2 利用涂覆工艺制备PET/PVA纳米纤维复合超滤膜
• 2.3.3 静电纺PET/PVA纳米纤维复合超滤膜膜性能测试及表征
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 电纺纤维表面与涂覆后所制备的超滤膜表面结构的红外（IR）图对比
• 2.4.2 PVA浓度变化对PET/PVA复合膜表面形貌的影响
• 2.4.3 PVA浓度变化对PVA/PET复合超滤膜表面亲水性的影响
• 2.4.4 PVA浓度变化对PET/PVA复合超滤膜过滤性能的影响
• 2.4.5 PET/PVA复合超滤膜和PET/PAN/PVA复合超滤膜过滤性能的对比
• 2.5 结论
• 第3章 基于静电纺丝技术和溶剂处理技术的PET/PVA纳米纤维复合超滤膜的制备及性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验原料及仪器
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.3 实验步骤
• 3.3.1 PET/PVA纳米纤维复合膜的制备
• 3.3.2 通过溶剂处理制备PET/PVA复合超滤膜
• 3.3.3 基于静电纺丝技术和溶剂处理技术的PET/PVA复合超滤膜结构表征和性能测试
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 PET、PVA纳米纤维及复合膜超滤膜结构设计
• 3.4.2 不同比例的混合溶剂对复合超滤膜表面形貌的影响
• 3.4.3 交联前后复合膜超滤膜表面的FT-IR分析
• 3.4.4 交联剂浓度对复合超滤膜抗水解性能的影响
• 3.4.5 PET/PVA复合超滤膜表面亲水性能测试
• 3.4.6 PET/PVA复合超滤膜过滤性能的测试
• 3.5 小结
• 第4章 基于静电纺丝技术和水蒸气熏蒸技术的PET/PVA纳米纤维复合超滤膜的制备及性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验原料及仪器
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.3 实验步骤
• 4.3.1 纺丝液、交联液的配置
• 4.3.2 通过熏蒸工艺制备PVA/PET复合膜超滤膜:
• 4.3.3 基于静电纺丝技术和熏蒸工艺的PET/PVA复合超滤膜的性能测试和表征
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 PVA层厚度的确定和最佳熏蒸温度最佳熏蒸时间的探索
• 4.4.2 交联剂浓度对复合超滤膜表面形貌的影响
• 4.4.3 交联剂浓度的变化对复合超滤膜抗水解性能的影响
• 4.4.4 X射线衍射分析
• 4.4.5 红外分析
• 4.4.6 基于熏蒸工艺的PET/PVA复合超滤膜的过滤性能测试
• 4.5 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术论文
• 致谢