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离子液体改性PVDF/TiO_2纳米复合膜的制备及表征

作　者: 孙伟晓
导　师: 马军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 市政工程
关键词: 离子液体 TiO2 PVDF微滤膜 热致相分离 水处理
分类号: TU991.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


作为一项低能耗、无污染的新型水处理技术,膜分离已成为科研领域的研究热点之一,在水处理领域的应用也日趋广泛。水处理膜材料多为有机聚合物,其在机械强度、化学稳定性等方面的缺陷限制了有机膜的使用范围。有机-无机杂化膜虽然能改善有机膜的性能,但仍然存在着无机粒子的团聚、改性效果不够理想等难以克服的问题,同时限制了此类膜的实际生产应用。为克服膜材料本身的局限性,提高其水处理性能,有研究者陆续开展对无机粒子改性后再予以杂化的研究。而作为一种绿色溶剂,离子液体具有良好的化学稳定性与结构可设计性,这对于改善无机粒子本身物化性质及进一步提高有机-无机杂化膜性能方面大有潜力。基于此,笔者开展了离子液体（IL）改性聚偏氟乙烯（PVDF） /二氧化钛（TiO2）纳米复合膜的研究工作。首先采用传统的加热回流法制备了咪唑类离子液体,然后在纳米TiO2粒子的制备过程中将离子液体引入。实验发现,所得离子液体为高度不对称结构,且在纳米TiO2的改性过程中离子液体所带羧基发生了去质子化反应、缩聚反应,并在钛酸丁酯的水解缩聚过程中通过化学键合与所形成的TiO2粒子结合在一起,形成了纳米级别的TiO2-IL粒子。进而采用热致相分离法（TIPs）制备了PVDF/TiO2与PVDF/TiO2-IL体系复合膜,在对所得复合膜的表征中发现,PVDF/TiO2-IL体系中离子液体的存在增强了纳米粒子与稀释剂——邻苯二甲酸二甲酯（DMP）之间的作用力,阻碍了纳米粒子的团聚;单纯纳米TiO2粒子的添加没有改变PVDF的晶型且为物理共混,而改性后纳米TiO2-IL粒子的添加诱导了PVDF-β晶型的生成,且随着纳米TiO2-IL粒子投量的增加晶型转变更为明显。最后考察了PVDF/TiO2-IL体系复合膜的水处理性能,结果表明复合膜对浊度和Fe有很好的去除效果,对Mn和有机物的去除效果较差;一定量纳米TiO2-IL粒子的添加使复合膜的水通量及水处理性能有一定程度的提升。

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 市政工程 > 给水工程（上水道工程） > 净水工程（给水处理）
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