膜科學課程論文-聚偏氟乙烯膜的親水化改性研究_及其在水處理中的應用(編輯修改稿)
2025-07-10 12:03 本頁面
【文章內容簡介】 ， PVDFM， PVDFMF 制成超濾膜，測得膜的接觸角分別為 72176。， 68176。和 57176。，這表明膜的親水性得到了提高。 Lei Ying等 [18]用 O3氧化溶解在 N甲基吡咯烷酮（ NMP）中的 PVDF，然后在60176。油浴中引發(fā)丙烯酸（ AAc） 接枝到氧化后的 PVDF 上，再通過相轉化法制得丙烯酸g聚偏氟乙烯（ AAcgPVDF）微濾膜，實驗表明，膜的接觸角從 82176。下降到 30176。，表明其親水性得到提高。以上研究表明， PVDF 化學穩(wěn)定性強， “活化 ”處理較難，往往得到的 “活性點 ”不多，因此改性效果不穩(wěn)定。共聚改性一般需要經過多個小步驟，其工藝過程比較復雜。 膜表面親水化改性 膜表面涂覆改性 膜表面涂覆改性是指采用親水性物質，例如：涂料、表面活性劑、殼聚糖等， 對成品膜進行涂覆或浸漬以提高膜的親水性的工藝方法。 董聲雄等 [19]用非離子表面活性劑水溶液浸泡失水后的 PVDF 干膜。實驗結果表明，經處理后， PVDF 膜的水通量從 L/(m2?h)提高到 L/(m2?h)，水通量恢復到原親水膜的 75%。 Somnuk[20]等通過實驗發(fā)現(xiàn)，采用浸泡和表面徑流同時改性的膜抗污染能力最強，膜的水接觸角由 115176。下降到176。，這表明膜的親水性得到提高。以上研究表明，雖然膜表面涂覆改性操作簡單，但是這類涂層容易脫落，膜的親水性并不能長久保持，而且脫落的涂層物質會 對膜造成污染。 膜表面化學改性 膜表面化學改性是指通過化學方法在成品膜的表面引入親水性基團，使膜表面從非極性轉化為極性，以提高膜的表面能，從而改善膜的親水性的一種工藝方法。 楊艷琴等 [21]采用 Fenton 試劑對 PVDF膜進行氧化改性，改性后 PVDF膜的水接觸角由 75176。下降到 176。，這表明膜的親水性得到了改善，并且膜的親水性較穩(wěn)定。膜表面化學改性能提高膜的親水性，而且改性膜的親水性穩(wěn)定，但聚偏氟乙烯 CF鍵能較高，膜表面化學改性比較困難。 膜表面等離子體改性 膜表面等離子體改性是在等 離子狀態(tài)下用非聚合性氣體與膜表面作用形成活性自由基，再引入含氧或含氮的極性基團，以改善膜的親水性的一種工藝方法。 Mariana等 [22]采用 Ar 等離子體對 PVDF膜表面進行處理。實驗發(fā)現(xiàn)，膜的接觸角從71176。 下降到 35176。，親水性得到改善。陸曉峰等 [23]采用 Co60 源輻照 PVDF 超濾膜，然后通過一系列反應最終形成磺化 PVDF 超濾膜，并測得膜的接觸角從 67176。下降到 59176。，這表明膜的親水性得到提高。唐廣軍等 [6]發(fā)現(xiàn)由于聚合物分子鏈的運動，經過等離子處理引入的極性基團會隨時間的延長和溫度的升高而轉移到聚合物 本體中，所以改性膜的親水性不穩(wěn)定。以上研究表明，經過膜表面等離子體的改性，改性膜的親水性得到了提高，但引入的極性基團會隨時間的延長和溫度的升高轉移到膜本體中，因此低溫等離子體改性效果不穩(wěn)定。 總結：基于 PVDF 的各種優(yōu)良性能，在一段時間內它仍將是有機膜制備的主要材料。為了使其更廣泛地應用于水相分離體系，對 PVDF 膜的親水化進行改性具有重要意義。上述各種改性方法都有自身的優(yōu)勢和局限性，本體改性膜的結構及性質比表面 改性膜更加均勻穩(wěn)定，尤其是共混改性操作簡便，無需預處理，成本低且改性效果佳 ,，工業(yè)可行性高 ， 是目前制備親水 PVDF 膜的主要手段，但對共混體系的相容性機理的研究還有待深入，無機小分子共混改性也有很好的研究前景。在實際應用中還要針對工業(yè)生產要求，尋找 PVDF 膜改性的新方法，以促進其產業(yè)化。 2 PVDF 膜在水處理中的應用 生活污水處理及中水回用 生活污水的水量、水質比較穩(wěn)定，經過適當處理后，可作為中水用于沖洗廁所、澆灑綠地等，從而緩解水資源短缺的危機。傳統(tǒng)的中水處理工藝流程比較復雜，出水水質沒有保證，導致中水回用難以真正實施。目前世界各國都選用膜分離技術或膜分離技術和生物處理技術結合形成的 膜生物反應器處理技術來進行污水回用處理，具有流程簡單，占地省，出水水質優(yōu)良，無懸浮物，可直接回用，及剩余污泥量少等優(yōu)點。 李娜等 [24]利用 A/O 型一體式膜生物反應器處理生活污水，所用 PVDF平板膜的孔徑為 m，膜面積為 m2。出水 COD穩(wěn)定，平均去除率達 96%以上；在連續(xù)運行的 70d 內未發(fā)生膜污染現(xiàn)象。左丹英等 [25]對內置轉盤式 PVDF 膜生物反應器 (SRMBR) 處理污水工藝進行了研究。SRMBR 可長期穩(wěn)定運行，在污水 COD 為180368mg?L1時，出水 COD 在運行 1d 后穩(wěn)定在 20 ， COD 去除率達到大于 93%。 給水凈化處理 目前，超濾和微濾膜在歐美一些國家的自來水廠已得到了一定程度的應用。在用于飲用水凈化的眾多材料中， PVDF 中空纖維超濾膜具有無能耗，綠色環(huán)保，過濾精度高，可以濾除所有的細菌、病毒、濁度、芽孢、賈第蟲及鐵銹等物質，而又能保留人體必需的微量元素的特點。因此
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