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亲水改性聚醚砜纳滤膜及抗污染性能研究

作　者: 程魏
导　师: 苏延磊
学　校: 天津大学
专　业: 化学工艺
关键词: 纳滤聚醚砜磺化羧基化抗污染性能
分类号: TQ028.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

纳滤(NF)是一种新型高效的膜分离技术，在许多工业领域得到了广泛的应用。膜污染问题是制约纳滤技术应用的瓶颈，而抗污染膜的制备是解决膜污染问题的根本途径。本文以提高纳滤膜分离性能和降低膜污染为出发点，制备抗污染纳滤膜，并对其性能进行了系统的研究。以聚醚砜(PES)为主体膜材料，采用磺化法制备荷电化聚醚砜(S-PES)材料，与PES共混改性，使用反相成膜技术制备了S-PES与PES共混纳滤膜。通过FTIR、XPS、接触角、含水率和离子交换能力(IEC)等实验对膜进行了表征。发现随着S-PES含量的增大，磺酸基团在膜表面得到富集，膜亲水性增强，膜离子交换能力增强，水通量增大。无机盐纳滤实验结果表明：纳滤膜的盐截留率与S-PES混合比例成正比，并且对二价盐的截留率高于单价盐，这主要是因为膜表面电荷增多，静电排斥力增强。染料的截留实验表明：对于高分子量染料，截留率接近100％；对于低分子量染料其截留率比空白膜有较大提升，并且随S-PES比例提高而增加。这是因为随着S-PES含量增大膜的亲水性增强，膜表面的膜孔密度增加，膜表面的膜孔径逐渐减小。以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂，甲基丙烯酸(MAA)为单体，采用自由基悬浮聚合的方法，制备带有羧基的PES-PMAA膜材料。按照不同比列将PES与PES-PMAA共混，通过相转化法制得PES-PMAA纳滤膜。XPS与FTIR结果表明，MAA成功接枝在PES主链上。接触角测定、含水率测定、离子交换能力(IEC)实验均表明，随着PES-PMAA混合比例的提高，膜亲水性增强，并且水通量增大。纳滤实验表明：无机盐截留率随着PES-PMAA共混比例的提高先增加后减少，这是因为首先膜表面电荷增加，静电排斥力增大，但是通量增加减弱静电作用，所以截留率降低。染料截留实验表明：对于高分子量的染料，截留率随着共混比例提高而升高；对于亚甲基蓝，截留率先升高后降低，这是因为膜孔增大，水力作用增强。此外，pH值响应实验表明，PES-PMAA纳滤膜具有明显的环境响应性，随着溶液pH值的增大，PES-PMAA膜的水通量显著增大。分别利用Pluronic F127和氦基乙醇，作为S-PES和PES-PMAA膜的改性剂，制备改性纳滤膜，对其表面组成和断面结构进行了表征。以牛血清蛋白质(BSA)、海藻酸钠(SA)、腐殖酸(HA)作为模拟污染物，研究改性纳滤膜的抗污染性能。实验结果表明，F127改性纳滤膜抗污染能力较之前有较大提升，其性能优于氦基乙醇改性纳滤膜。

亲水改性聚醚砜纳滤膜及抗污染性能研究

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