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聚氯乙烯超滤膜亲水性改性及水过滤性能研究

谢荣华  
【摘要】: 超滤技术在水处理中有着广泛的应用,但因为膜污染及膜成本高而限制了超滤膜在水处理及回用中的应用。本论文首次提出并研究了采用浸没凝胶相转化法制备纳米Al2O3/乙酸乙烯酯/PVC共混平板超滤膜的技术,以促进廉价高效膜材料在水处理及回用领域的应用。 本研究以廉价的聚氯乙烯为原料降低膜的成本,利用纳米Al2O3改善膜的亲水性及抗污染性,通过加入乙酸乙烯酯提高成膜性能。膜的微结构表征研究发现,改性后的膜的表面均匀的分布着微小的孔道,上层为一层致密的表皮层,下层为指状孔支撑层,膜的断面结构为典型的非对称结构。 考察了几种不同成份的膜的纯水通量,发现纳米Al2O3/乙酸乙烯酯/PVC复合膜的水通量最大,水通量达到259.9 L·(m2·h)-1;接触角最小为54.26°,表明其亲水性最好,这与其水通量的测定结果相符。机理分析认为,亲水的纳米Al2O3的加入大大改善了膜的亲水性,使膜的接触角降低,从而使表面膜具有较大的表面能,使表面亲水性增强。 以1%a-淀粉酶溶液、模拟啤酒废水、无机物高岭土溶液、生活污水为过滤液,通过考察膜通量随过滤时间变化关系发现,纳米Al2O3/乙酸乙烯酯/PVC复合膜的通量达到稳定值所用的时间最短,且稳定通量值最大。说明纳米Al2O3/乙酸乙烯酯/PVC复合膜的抗污染性最好。 确定了改性PVC超滤膜的配方,各组分在如下范围内,所合成的膜都具有优良的过滤性能:N,N—二甲基乙酰胺(DMAc)的浓度为82~86%;聚氯乙烯(PVC)的浓度为8~10%;乙酸乙烯酯(VAC)的浓度为1.2~1.4%;纳米Al2O3浓度为1.4~1.8%;六偏磷酸钠的浓度为0.6~1.0%;聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的浓度为3.1~3.3%。


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