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《清华大学》 2010年
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ZrO_2、TiO_2/PVDF杂化膜材料的制备及其过滤性能的研究

张玉云  
【摘要】:聚偏氟乙烯(PVDF)是一种性质优良的有机膜材料,其具有疏水性而易被污染,限制了PVDF膜在水处理领域中的广泛应用。本文采用共混法和相转化法制备了含有氧化锆(ZrO_2)、氧化钛(TiO_2)的PVDF杂化膜,研究了制膜条件对PVDF膜及杂化膜的结构与性能的影响。 本论文研究表明在PVDF/TEP体系中,磷酸(H3PO4)是良好的添加剂,并且对ZrO_2、TiO_2分散效果极佳。PVDF膜对BSA(67000Da)的截留率仅为11.5%,而ZrO_2/PVDF、TiO_2/PVDF杂化膜的截留率分别提高到60.5%和72.2%。另外,掺杂适量的ZrO_2、TiO_2粒子可改善PVDF对BSA的耐污染性能,对BSA的滤后通量衰减较之PVDF膜可降低10%。 将新鲜的TiO_2胶粒掺入PVDF膜液中能够制备更稳定的铸膜液,提高粒子的分散效果。掺杂TiO_2胶粒使PVDF膜孔径变小,水通量降低;TiO_2胶粒含量为4%-5%时,杂化膜对BSA的截留率大于98%,滤后通量衰减率低于30%。 ZrO_2、TiO_2粒子及TiO_2胶粒对PVDF膜结构有重要影响。SEM像显示ZrO_2和TiO_2粒子已添加到PVDF膜结构中;进一步,XRD分析表明ZrO_2、TiO_2粒子加入减弱了PVDF膜的结晶度;TGA分析说明PVDF及杂化膜的热稳定性好。掺杂ZrO_2、TiO_2粒子和TiO_2胶粒可使PVDF膜接触角较PVDF膜下降4.7°、4.2°、13.5°,最大机械荷载分别提高1.1、1.3、1.8倍,说明杂化膜亲水性、力学性能得到改善。 此外,本文应用自制杂化膜处理双酚A(BPA)和邻苯二甲酸二乙酯(DEP)两种典型内分泌干扰物,ZrO_2/PVDF、TiO_2/PVDF膜对BPA的截留率达95%以上。应用杂化膜对自来水厂水源水的过滤性能进行研究,结果表明,TiO_2胶粒/PVDF膜对TOC、UV_(254)的去除率分别达到23.2%和57.6%, TiO_2胶粒/PVDF膜的抗污染性能明显优于其他膜。此外PVDF膜及杂化膜均表现出良好的油水分离性能,油的去除率大于90%,过滤40min后通量衰减低于10%,表明膜的抗油污染性能良好。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ028.8;O611.4

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【参考文献】
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