聚砜膜的制備及其在垃圾滲濾液處理中的應用

1、聚砜膜的制備及其在垃圾滲濾液處理中的應用崔韜  【摘要】： 聚砜由于具有優(yōu)良的滲透性、耐溫性、耐溶劑性和較高的機械性能等優(yōu)點,在微濾、超濾、反滲透、醇/水分離、烯烴/烷烴分離、氣體分離、血液透析、廢水處理等方面得到了廣泛的應用。 本文以聚砜(PSF)為膜材料、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)為溶劑、低分子量的聚乙二醇(PEG)為添加劑,超濾水為凝固液,通過不同質量含量的聚砜(14%、16%、18%)、不同分子量、不同含量的聚乙二醇(600、800、1000),配置不同組成的制膜液,采用浸入沉淀相轉化法制備超濾膜。對不同組成和溫度條件下制膜液的粘度、膜的厚度和膜的力學性能等物理性能進行

2、了測試與研究。用自制超濾膜裝置測定了膜的純水通量和截留率,用掃描電鏡觀察膜的表面形態(tài)和斷面結構,研究了各影響因素對膜結構性能的影響,從而得到本研究范圍內最優(yōu)制膜工藝。結果表明:隨著聚砜含量的增大,膜厚度、斷裂強度增大;膜的通量逐漸減小而截留率逐漸增大;不同分子量的聚乙二醇作為添加劑所成膜的性能結構有所不同,同時聚乙二醇的含量也對膜的性能結構有著重要影響,分子量和含量增大,膜的純水通量增大,但降低了膜的截留性能;兩者對膜的結構的影響作用類似,膜的表面沒有明顯的孔結構。根據(jù)正交實驗結果分析,得到本實驗研究范圍內最優(yōu)聚砜膜的制備配比:聚砜含量16%,聚乙二醇分子量800為添加劑且含量為10%。 為進

3、一步提高聚砜超濾膜的親水性能,提高其抗污染性,對實驗制備的聚砜膜進行了改性。在不影響膜本身性能的條件下,不加任何光敏劑,以500ml/L乙醇溶液為改性劑,直接對膜表面進行紫外光輻照,從而改變聚砜膜的表面結構。主要考察了輻照時間對聚砜膜的性能結構的影響,研究了膜輻照前后斷裂強度的變化,通過表面接觸角測定儀、紅外分析儀(FTIR)、掃描電鏡(SEM)、改性膜的純水通量和截留性能等方法來表征膜輻照前后的結構性能變化。研究表明:聚砜膜斷裂強度經輻照后強度變小,但是降低幅度不大;在乙醇溶液中紫外輻照后,開始純水通量提高而截留率降低,但降低幅度不大,時間增加到一定時通量又降低,截留率變化也不大;表面接觸角

4、隨輻照時間的增長而減小,表明改性后膜表面的親水性得到明顯改善;通過FTIR分析證實在聚砜膜表面產生了新的官能團;SEM實驗證實反應只發(fā)生在聚砜膜的表面而非膜內部。聚砜膜經光化學改性取得了很好的效果。 研究了用超濾膜去除垃圾滲濾液中的COD、濁度的性能。實驗結果表明,超濾膜對COD的去除率達63%,對濁度去除率為90%以上。選擇P=0.06MP為工作壓力,并建立了用聚砜超濾膜處理污水的凝膠層模型。超濾膜的凝膠化方程: P/(·J_W)=0.14153×10(12)V+10.51429×10(12)。 本研究為聚砜膜最終成膜工藝優(yōu)化和膜性能的改進及提高提供參考依據(jù),為

5、聚砜膜在垃圾滲濾液處理應用上提供參考?！娟P鍵詞】：聚砜 超濾膜 相轉化 聚乙二醇 紫外輻照 表面改性 垃圾滲濾液 COD 【學位授予單位】：東華大學【學位級別】：碩士【學位授予年份】：2009【分類號】：X703【DOI】：CNKI:CDMD:2.2009.109625【目錄】： · 摘要5-7· ABSTRACT7-13· 第一章 緒論13-29· 1.1 引言13· 1.2 聚砜膜的研究及應用現(xiàn)狀13-23· 1.2.1 聚合物膜的制備方法13-15· 1.2.2 浸入沉淀相轉化法制膜15-16· 1.2.3

6、聚砜膜的改性16-17· 1.2.4 聚砜膜的結構控制17-20· 1.2.5 聚砜類膜材料的介紹20-22· 1.2.6 聚砜類膜的應用22-23· 1.3 超濾膜的性質23-26· 1.3.1 超濾定義23-24· 1.3.2 超濾的分離理論24-25· 1.3.3 超濾膜常用結構形態(tài)25-26· 1.4 垃圾滲濾液及處理現(xiàn)狀26-27· 1.4.1 垃圾滲濾液特性分析26· 1.4.2 目前垃圾滲濾液的處理方法26-27· 1.4.3 膜技術在垃圾滲濾液處理中的應用27·

7、; 1.5 本論文研究意義、內容及方法27-29· 1.5.1 課題研究的背景27-28· 1.5.2 研究內容28· 1.5.3 研究方法28· 1.5.4 研究的意義28-29· 第二章 聚砜超濾膜的制備及性能研究29-55· 2.1 理論基礎29-33· 2.1.1 相轉化法制膜理論29-30· 2.1.2 膜孔結構的控制30-33· 2.2 實驗藥品及設備33-34· 2.2.1 實驗藥品及規(guī)格33· 2.2.2 實驗主要儀器33-34· 2.3 實驗方法34-37&

8、#183; 2.3.1 聚砜超濾膜的制備34· 2.3.2 刮膜底物的選擇實驗34-35· 2.3.3 膜厚度的測定35· 2.3.4 膜的斷裂強度及伸長率的測定35· 2.3.5 粘度的測定35· 2.3.6 膜的純水通量及截留率的測定35-37· 2.3.7 聚砜膜超微結構的觀察37· 2.3.8 操作壓力對聚砜膜性能影響測定37· 2.4 結果與討論37-51· 2.4.1 刮膜底物的選擇37-38· 2.4.2 膜厚度的測定分析38· 2.4.3 聚砜含量對膜斷裂強度的分析測定

9、38-40· 2.4.4 聚乙二醇(PEG)對制膜液粘度影響40-41· 2.4.5 聚乙二醇(PEG)對膜性能的影響41-45· 2.4.6 不同聚砜濃度與不同分子量 PEG 對膜性能的影響45-46· 2.4.7 聚砜膜結構的微觀分析46-49· 2.4.8 操作條件對膜性能的影響49-51· 2.5 制備工藝條件的正交實驗分析51-53· 2.5.1 對純水通量的影響51-52· 2.5.2 對截留率的影響52-53· 2.6 本章小結53-55· 第三章 聚砜超濾膜的表面輻照改性研究55

10、-71· 3.1 前言55· 3.2 理論基礎55-57· 3.2.1 紫外光輻照改性原理55-56· 3.2.2 光接枝方法56-57· 3.3 實驗藥品及設備57-58· 3.3.1 實驗藥品及規(guī)格57-58· 3.3.2 實驗主要儀器58· 3.4 實驗方法58-60· 3.4.1 聚砜超濾膜的制備58· 3.4.2 紫外光輻射改性聚砜膜的實驗步驟58-59· 3.4.3 膜的斷裂強度的測定59· 3.4.4 接觸角的測定59· 3.4.5 紅外吸收譜圖測定5

11、9-60· 3.4.6 表面形態(tài)分析60· 3.4.7 改性后膜的性能測定60· 3.5 結果與討論60-69· 3.5.1 聚砜超濾膜對 UV 敏感性的研究60-61· 3.5.2 紫外輻射時間對膜斷裂強度的影響61-62· 3.5.3 改性前后水接觸角的變化62-63· 3.5.4 改性對膜純水通量和截留率的影響63-66· 3.5.5 改性聚砜超濾膜的結構表征66-69· 3.6 本章小結69-71· 第四章 聚砜超濾膜處理垃圾滲濾液的初步應用及性能研究71-83· 4.1 理論

12、基礎71-74· 4.1.1 超濾過程71-72· 4.1.2 超濾膜的污染72-74· 4.2 我國滲濾液處理技術現(xiàn)狀74-75· 4.2.1 超濾膜用于垃圾滲濾液處理的意義74-75· 4.3 實驗藥品及設備75-76· 4.3.1 實驗藥品及規(guī)格75· 4.3.2 實驗主要儀器75-76· 4.4 實驗方法76-77· 4.4.1 聚砜膜制備及其表面改性76· 4.4.2 膜滲透通量76· 4.4.3 溶質的截留率76· 4.4.4 濁度分析76· 4.4.5 水質分析方法76-77· 4.4.6 實驗工藝流程及裝置77· 4.5 實驗結果與討論77-81· 4.5.1 操作壓力對膜滲透