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聚醚砜超滤膜的改性研究

2020-11-29阅读(770)

聚醚砜超滤膜的改性研究

论文摘要

本论文采用相转化法制备了PES/SiO2杂化膜,研究了微米级SiO2（μ-SiO2）和纳米级SiO2（n-SiO2）对膜性能的影响,并在PES/SiO2杂化膜中添加PEG或MPC,研究添加剂对膜性能的影响。利用核磁共振谱（NMR）研究SiO2对PES自旋-晶格弛豫时间T1影响,研究结果发现体系中添加SiO2后,T1值均有所减小。比较PES/SiO2杂化体系与PES体系的热力学相图后发现,PES/SiO2体系以及在PES/SiO2体系添加PEG或MPC后,体系的热力学相图中分相线均不同程度的向聚合物/溶剂线偏移,分相时所需凝固浴的用量减少,易于分相。动力学上表现为,和PES/SiO2体系相比,加入PEG或MPC后体系的动力学曲线的斜率都不同程度变大,成膜速度加快。同时PES/SiO2杂化膜的水通量和截留率均有不同程度的提高。实验制备了PES/PVC共混膜,研究PVC对PES/PVC共混膜性能的影响,结果表明PES/PVC体系成膜动力学曲线的斜率得到了提高,成膜速度加快;随着PES/PVC体系中PVC用量的增加,共混膜的水通量和截留率均逐渐增大。在PES/PVC共混体系中添加适量的μ-SiO2制备了PES/PVC共混杂化膜,结果表明共混体系中加入μ-SiO2后,成膜动力学曲线的斜率值增大;随着体系中μ-SiO2用量的增加PES/PVC共混杂化膜的水通量缓慢下降后又逐渐上升,截留率则保持缓慢下降的趋势。在PES/PVC共混杂化膜体系中添加适量的MPC后,该体系成膜动力学曲线的斜率值增大;并且在一定用量范围内随着MPC用量的增加,PES/PVC共混杂化膜的水通量和截留率逐渐增大。对PES膜表面进行紫外光（UV）接枝改性处理,分别采用一步法和两步法以及不同因素对PES膜接枝率的影响。结果表明:采用两步法进行表面处理后PES膜的接枝效果较好。利用PES膜对造纸黑液进行了初步处理,结果表明对造纸黑液COD和色度去除率最高分别可达到55.37%和40.13%。通过对PES杂化膜的SEM照片进行分形研究表明,分形理论可以量化表征PES膜孔的形态结构。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 前言
  • 1.1 膜技术概述
  • 1.1.1 膜技术的发展状况
  • 1.1.2 膜的分类
  • 1.1.3 膜分离技术的特点
  • 1.1.4 膜的制备
  • 1.2 超滤膜的研究进展
  • 1.2.1 超滤原理概述
  • 1.2.2 超滤膜的研究进展
  • 1.2.3 超滤膜的改性研究
  • 1.2.4 超滤膜的应用
  • 1.3 成膜过程的研究
  • 1.3.1 相转化法成膜机理
  • 1.3.2 成膜体系的热力学研究
  • 1.3.3 成膜过程动力学的研究
  • 1.4 PES的研究进展
  • 1.4.1 概述
  • 1.4.2 PES在分离膜中的应用
  • 1.5 有机-无机杂化膜的研究
  • 1.5.1 概述
  • 1.5.2 有机-无机杂化膜的制备方法
  • 2性质特点及其主要应用领域'>1.5.3 SiO2性质特点及其主要应用领域
  • 1.6 PES共混膜的研究进展
  • 1.7 制膜工艺对膜性能的影响
  • 1.7.1 聚合物浓度对膜结构和性能的影响
  • 1.7.2 聚合物溶剂和沉淀剂对膜结构和性能的影响
  • 1.7.3 添加剂对膜结构和性能的影响
  • 1.7.4 其他条件对膜结构和性能的影响
  • 1.8 本研究的意义及主要内容
  • 1.8.1 本研究的意义
  • 1.8.2 本研究的主要内容
  • 2 材料与方法
  • 2.1 实验原料及设备
  • 2.1.1 实验原料及试剂
  • 2.1.2 实验仪器与设备
  • 2.2 实验内容
  • 2.2.1 铸膜液的制备
  • 2.2.2 质子自旋-晶格弛豫时间T1的测量
  • 2.2.3 透射电子显微镜（TEM）
  • 2.2.4 浊点滴定
  • 2.2.5 膜的制备
  • 2.2.6 成膜动力学的测定
  • 2.2.7 水通量的测量
  • 2.2.8 截留率的测定
  • 2.2.9 孔隙率的测定
  • 2表面羟基数的测定'>2.2.10 SiO2表面羟基数的测定
  • 2.2.11 SEM样品的制备
  • 2.2.12 DMA样品的制备
  • 2.2.13 膜的紫外光接枝该性
  • 2.2.14 红外光谱分析
  • 2.2.15 接枝率的测定
  • 2.2.16 化学耗氧量（COD）去除率的测定
  • 3 结果与讨论
  • 2对PES膜性能的影响'>3.1 μ-SiO2对PES膜性能的影响
  • 2对PES体系自旋-晶格弛豫时间T1的影响'>3.1.1 μ-SiO2对PES体系自旋-晶格弛豫时间T1的影响
  • 2对PES膜性能的影响'>3.1.2 μ-SiO2对PES膜性能的影响
  • 2对PES/μ-SiO2杂化膜性能的影响'>3.1.3 不同粒径μ-SiO2对PES/μ-SiO2杂化膜性能的影响
  • 2杂化膜分离性能的影响'>3.1.4 PEG对PES/μ-SiO2杂化膜分离性能的影响
  • 2杂化膜性能的影响'>3.1.5 表面改性剂对PES/μ-SiO2杂化膜性能的影响
  • 2对PES膜性能的影响'>3.2 n-SiO2对PES膜性能的影响
  • 2对PES/n-SiO2杂化膜性能的影响'>3.2.1 n-SiO2对PES/n-SiO2杂化膜性能的影响
  • 2杂化膜性能的研究'>3.2.2 PEG对PES/n-SiO2杂化膜性能的研究
  • 2杂化膜性能的影响'>3.2.3 表面改性剂对PES/n-SiO2杂化膜性能的影响
  • 3.3 PES/PVC共混膜性能的研究
  • 3.3.1 PES/PVC共混膜成膜动力学过程的影响
  • 3.3.2 PVC对PES/PVC共混膜分离性能的研究
  • 3.3.3 界面微孔对PES/PVC共混膜通量的影响
  • 3.3.4 PES/PVC共混膜形态结构的研究
  • 3.3.5 不同聚合度的PVC对PES/PVC共混膜性能的影响
  • 2对PES/PVC共混膜性能的影响'>3.3.6 μ-SiO2对PES/PVC共混膜性能的影响
  • 2共混杂化膜性能的影响'>3.3.7 表面改性剂对PES/PVC/SiO2共混杂化膜性能的影响
  • 3.4 PES膜表面改性的研究
  • 3.4.1 UV表面改性PES膜红外分析图谱
  • 3.4.2 一步法表面改性的研究
  • 3.4.3 两步法表面改性的研究
  • 3.4.4 两种方法的比较
  • 3.5 PES膜在处理造纸蒸煮废液中的应用
  • 2用量对PES/SiO2杂化膜处理蒸煮废液性能的影响'>3.5.1 SiO2用量对PES/SiO2杂化膜处理蒸煮废液性能的影响
  • 2对PES/SiO2杂化膜处理蒸煮废液性能的影响'>3.5.2 不同粒径的SiO2对PES/SiO2杂化膜处理蒸煮废液性能的影响
  • 3.6 PES膜细菌纤维素培养中的应用
  • 3.7 PES膜分形维数的研究
  • 2对PES膜分形维数的影响'>3.7.1 SiO2对PES膜分形维数的影响
  • 2膜分形维数的影响'>3.7.2 PEG对PES/SiO2膜分形维数的影响
  • 4 结论
  • 5 展望
  • 6 参考文献
  • 7 攻读硕士期间发表论文情况
  • 8 致谢

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