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含TiO_2复合膜及其过滤性能研究

邓杰博  
【摘要】: 水处理过程中膜分离技术普遍存在问题:一是膜的成本相对较高,二是膜易发生污染,这直接影响膜分离过程的效率和经济性。本文针对膜材料成本、性能和膜污染的问题,为开发低成本、抗污染复合膜,采用溶胶-凝胶TiO_2制备复合膜,或将其与有机高分子溶液混合获得铸膜液,在价格低廉的工业织物滤布支撑基体上经浸渍,涂敷处理制备耐污染复合膜。通过对复合膜结构与性能进行研究,以期获得一种亲水性强,抗污染性能优越而且成本较低的新型复合膜材料。 (1)采用溶胶-凝胶法制备含TiO_2的前驱体通过与聚砜成分混合成铸膜液,再采用浸渍或刮膜的方式,以相转化法在工业滤布上制成低成本,抗污染的有机-无机复合膜。结果表明:纳米TiO_2能很好地与有机物结合形成均匀密致表层和疏松网状内层结构的复合膜,且表现出较大的水通量、较好的截流性能(对高岭土、酵母菌的平均截留率达到95%以上)及良好的抗污染性能。获得的复合膜有较好耐用性能,在水处理中有很好的应用前景。 (2)以具有高度亲水性的天然聚合物—壳聚糖为原料,添加亲水性助剂聚乙二醇(PEG)和无机小分子二氧化钛(TiO_2),采用表面涂敷的方法在涤纶布和聚丙烯无纺布基质膜上制备了壳聚糖改性复合膜。结果表明:随着涂敷液中壳聚糖浓度的增大(0%到2%),复合膜的纯水通量逐渐减少,对高岭土悬浊液的截留率逐渐增大,在相同条件下,以涤纶为基膜的复合膜的纯水通量比无纺布为基膜的复合膜大,而截留率比无纺布复合膜小。壳聚糖改性复合膜具有良好的耐污染性能,当铸膜液中CH_3COOH、PEG、TiO_2质量浓度分别为2%、4%、1%,壳聚糖浓度为1%时最佳,添加TiO_2能改善膜抗污染性能,但对膜的使用周期有少许影响。污染后简单水洗或者用清洗液浸泡,复合膜的通量恢复百分比和通量衰减速率都好于未涂敷的基膜。


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