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PTFE中空纤维膜的研制及其在膜蒸馏中的应用研究

作　者: 金王勇
导　师: 郭玉海
学　校: 浙江理工大学
专　业: 材料工程
关键词: 超疏水 PTFE中空纤维膜膜蒸馏改性
分类号: TQ028.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

目前,全球淡水资源短缺和环境污染问题变得日益严重,引起了越来越多国家的重视,人类过度浪费淡水资源和破坏生态环境的一系列行为,使得在污染物中大量存在有毒性或致畸、致癌物质,给人和动植物带来了极大的危害。因此对污水处理和淡水资源的获得引起了人们的广泛重视。获得淡水资源和处理污水的技术一般有传统蒸馏和常用的膜分离技术(包括微滤、超滤、反渗透等),而膜分离技术是目前处理污水和获得淡水资源应用最多的方法。但是这些常用的膜分离技术存在如对材料性能要求高,操作条件苛刻,能耗大等缺点,因而本文采用将传统蒸馏和膜分离技术相结合的膜蒸馏技术和PTFE中空纤维膜加工技术应用到水处理行业中来,同时PTFE中空纤维膜产品的推出,打破了国际垄断,代替进口,填补了国内空白。本文着重制备具有超疏水性的PTFE中空纤维膜,然后将其应用于膜蒸馏装置,可应用于海水淡化、印染废水处理、船用净水器、物质的提纯和浓缩等。我们选用具有耐高温、耐腐蚀、孔隙率高和抗污染性好的PTFE材料制备出比表面积大,膜通量高的PTFE中空纤维膜,然后将其应用于浸没式减压膜蒸馏(SVMD)中,研究了加工工艺参数对PTFE中空纤维膜性能的影响,并着重考察了影响膜蒸馏产水量的影响因素,具体研究内容及结论如下：1.采用“推压—膨化—烧结”法,通过调节拉伸、烧结、收卷等主要工艺参数制备不同孔径和孔隙率的PTFE中空纤维膜,并通过泡点压力,气通量,水通量来表征膜孔径和孔隙率的大小。2.用PTFE乳液对PTFE中空纤维膜进行超疏水改性,并通过SEM, FTIR, DSC,水接触角,泡点压力,气通量等进行表征。通过二次烧结温度和时间的优化,可将PTFE乳液与PTFE中空纤维膜牢固的结合,形成超疏水结构。3.对超疏水改性的PTFE中空纤维膜在浸没式减压膜蒸馏中应用进行了研究,结果表明,热侧浓水温度越高,冷侧真空度越高,膜两边的饱和蒸汽压差就越大,传质推动力也越大,膜通量也越大。超疏水改性PTFE中空纤维膜与未改性的PTFE中空纤维膜相比,膜孔径和孔隙率略有减小,膜通量也略有减小,但截留率增加,抗污染能力增强,使用寿命延长。

全文目录

目录  4-6
摘要  6-7
Abstract  7-9
第一章绪论  9-21
  1.1 我国水处理技术现状及发展趋势  9-12
    1.1.1 我国水处理现状  9-10
    1.1.2 污水处理发展趋势  10-11
    1.1.3 国际海水淡化情况分析  11
    1.1.4 国内海水淡化市场分析  11-12
  1.2 膜蒸馏的发展现状及应用趋势  12-15
    1.2.1 膜蒸馏的发展状况  12-13
    1.2.2 膜蒸馏的分类  13-14
    1.2.3 膜蒸馏的应用领域及发展趋势  14-15
  1.3 PTFE膜的发展及研究现状  15-19
    1.3.1 PTFE微孔膜的发展  15-16
    1.3.2 PTFE中空纤维膜的研究现状和发展趋势  16-17
    1.3.3 PTFE表面改性处理的研究现状  17-19
  1.4 课题的提出与研究意义  19-21
第二章 PTFE中空纤维膜的加工工艺及影响因素  21-30
  2.1 引言  21
  2.2 生产加工工艺  21-23
  2.3 加工工艺条件对PTFE中空纤维膜孔径和孔隙率的影响  23-29
    2.3.1 拉伸温度对PTFE中空纤维膜孔径和孔隙率的影响  23-24
    2.3.2 拉伸倍数对PTFE中空纤维膜孔径和孔隙率的影响  24-25
    2.3.3 烧结定型温度和定型时间对PTFE中空纤维膜结构和的影响  25-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章超疏水改性PTFE中空纤维膜的研制  30-43
  3.1 引言  30
  3.2 实验部分  30-36
    3.2.1 实验仪器  30
    3.2.2 实验材料  30
    3.2.3 PTFE中空纤维膜的超疏水剂改性  30-31
    3.2.4 测试表征  31-36
  3.3 超疏水改性对PTFE中空纤维膜结构的影响  36-38
    3.3.1 超疏水改性对PTFE中空纤维膜表面形貌的影响  36
    3.3.2 超疏水改性对PTFE中空纤维膜疏水疏油性能的影响  36-38
  3.4 疏水疏油性能的持久性分析  38-40
  3.5 超疏水改性对PTFE中空纤维膜膜孔径和孔隙率的影响  40-42
  3.6 本章小结  42-43
第四章超疏水PTFE中空纤维膜在膜蒸馏的应用研究  43-49
  4.1 引言  43
  4.2 膜蒸馏中试实验  43-46
    4.2.1 实验材料  43
    4.2.2 实验仪器  43-44
    4.2.3 超疏水改性PTFE中空纤维膜膜组件的浇铸  44-45
    4.2.4 超疏水改性PTFE中空纤维膜在浸没式减压膜蒸馏中的应用  45-46
  4.3 热侧浓水温度对膜通量的影响分析  46-47
  4.4 冷侧真空度对膜通量的影响分析  47-48
  4.5 本章小结  48-49
第五章总结  49-51
参考文献  51-55
致谢  55-56
研究成果  56

PTFE中空纤维膜的研制及其在膜蒸馏中的应用研究

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