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抗污染聚偏氟乙烯微滤膜的制备及其性能研究

作　者: 穆春霞
导　师: 苏延磊
学　校: 天津大学
专　业: 化学工艺
关键词: 聚偏氟乙烯微滤膜抗污染冷冻法冷冻-相转化复合法
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文以聚偏氟乙烯(PvDF)为膜材料，采用不同的制膜方法制备了抗污染微滤膜。PVDF以其优良的抗氧化性能、孔隙率易于控制以及好的热性能和机械性能被广泛用于多孔膜的制备，但其成膜后的机械强度受制膜方法影响明显，且其疏水性强，使用过程中容易产生膜污染。因此，开发新的制膜方法，制备抗污染、高机械强度PVDF膜很有必要。共混法是以不同聚合物间性质的互补性与协同效应来改善膜材料的性质，调节膜的结构和性能。为了提高PVDF微滤膜的抗污染性能，选用醋酸纤维素(CA)作为添加剂，非溶剂诱导相转化法制膜。扫描电子显微镜(SEM)表征结果显示改性膜具有典型的非对称结构；CA加入量由O增加至10 wt％时，静态水接触角由98±2降到72 6±3、含水率由63％提高至79％、静态蛋白质吸附量由35.2μg/cm降低到O，表明改性膜表面的亲水性及抗蛋白质吸附能力显著增强；X射线光电子能谱(XPS)的表征结果表明CA链段在PVDF膜表面有明显富集，这是由于成膜过程中需要的低界面自由能促使表面偏忻的发生。Fls结合能由687.8偏移到687.O ev，表明PVDF与添加剂CA间存在相互作用。在蛋白质的分离纯化方面，所制备的PVDF微滤膜的通量恢复率均达到90％以上。针对非溶剂诱导相转化法制备的PVDF微滤膜机械强度差的缺点，本研究中采用一种简单的冷冻法制备了具有高通量和高机械强度的PVDF微滤膜。选用二甲基亚砜做溶剂，铸膜液的固化在冰箱的冷冻层(-10℃)进行。SEM表征显示有完整的PVDF球晶出现，且随着PVDF在铸膜液中浓度增大至30、40 wt％，球晶堆积得更紧密，孔隙率由70.7％降低到40.5％，操作压力50 kPa下纯水通量由1110降低到176 L/m~2h，膜的杨氏弹性模量提高到120 MPa。冷冻法制备的PVDF微滤膜在微滤、锂离子电池和细胞培养等方面有着潜在的应用价值。选用CA做添加剂，采用冷冻．相转化复合法制备了冷冻不同时间的PVDF微滤膜。XPS分忻表明冷冻时间为10min的改性膜表面的CA覆盖度高达43.4％，赋予其良好的亲水性。微滤实验表明其通量恢复率达到100％。通过机械性能测试，膜的杨氏弹性模量达到85 MPa，仍维持在一个较高水平。稳定性实验表明，冷冻10 min的改性膜在有效氯浓度为500mg/L的次氯酸钠溶液中浸泡九天后，通量恢复率仍能达到97％以上，说明膜中大分子添加剂CA在化学清洗过程中可以稳定存在。

抗污染聚偏氟乙烯微滤膜的制备及其性能研究

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