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《浙江大学》 2007年
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疏水微孔膜的制备及其在膜蒸馏中的应用

徐丽  
【摘要】: 膜蒸馏是一种新型的膜分离过程,在海水与苦咸水淡化、超纯水的制备、化学物质的浓缩和回收等领域有着广泛的应用前景。近年来,膜蒸馏对所用膜材料的要求越来越高,不仅要具有较强的稳定性、耐氧化性、耐腐蚀性和疏水性,而且还必须具有较高的气通量。针对此问题,本论文以PVDF和PES两种膜材料为研究对象,研究了膜蒸馏用疏水分离膜的制备和改性方法,其主要内容有:相转化法制备PVDF均质微孔膜的结构控制、PVDF复合膜的制备及真空膜蒸馏工艺的研究、PES微孔膜的疏水改性及其在膜蒸馏中的应用。 采用光透射动力学实验研究了PVDF相转化成膜的动力学过程,并采用扫描电镜、压汞仪、接触角仪等对膜结构和性能进行表征,考察了主要成膜参数(聚合物溶液浓度、添加剂使用和浓度、凝固浴组成和温度)对膜结构与膜蒸馏性能的影响。研究结果表明:随着聚合物浓度、添加剂CaCl_2含量和凝固浴中溶剂DMAc含量的增加,PVDF成膜体系更倾向于发生延迟分相,所形成膜的表面更为致密,亚层由指状孔结构过渡为海绵状结构;当铸膜液中非溶剂H_2O的含量和凝固浴温度增加时,体系发生瞬时液—液分相的速率加快,形成亚层为指状大孔的多孔膜;当铸膜液中PVDF浓度为10.0wt.%、CaCl_2为3.0wt.%、H_2O为2.0wt.%时,以室温下的纯水为凝固浴的条件下所制得膜的孔隙率达85.14%,气通量达0.50 cm~3/cm~2·s·cmHg。 以聚酯无纺布为支撑材料,采用含非溶剂H_2O分别为0、1.0wt.%和2.0wt.%的铸膜液制备平板复合膜,并将其用于真空膜蒸馏过程,考察料液流速、进料温度、料液浓度以及真空度对膜蒸馏通量和脱盐率的影响。结果表明:料液温度或真空度增大,蒸馏通量增加,在进料温度为65℃的条件下,蒸馏通量可达到5.39L/m~2·h;随着料液浓度的增大,膜蒸馏通量轻微下降;当进料流速增大时,温度极化减弱,而蒸馏通量增大,但增大幅度逐渐变缓。 以全氟正己烷为等离子体源对PES微孔膜进行表面疏水改性,X光电子能谱(XPS)分析结果证实了全氟正己烷在膜表面的存在,膜表面氟含量最高达到49.3%。改性后的膜疏水性显著提高,水接触角从92.0°提高到123.0°。采用扫描电镜观察发现改性膜的表面被一薄层覆盖,但膜的本体结构无明显变化。将改性后的膜用于真空膜蒸馏淡化模拟海水的试验中,结果表明在进料温度为60℃ 的情况下,改性膜的脱盐率达99.99%,通量达4.53L/m~2·h。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TQ028.31

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【引证文献】
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