膜科學(xué)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(yīng)用(編輯修改稿)
2024-07-10 12:03 本頁面
【文章內(nèi)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(zhuǎn)化法制得丙烯酸g聚偏氟乙烯（ AAcgPVDF）微濾膜，實(shí)驗(yàn)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(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)， “活化 ”處理較難，往往得到的 “活性點(diǎn) ”不多，因此改性效果不穩(wěn)定。共聚改性一般需要經(jīng)過多個(gè)小步驟，其工藝過程比較復(fù)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(zhì)，例如：涂料、表面活性劑、殼聚糖等， 對成品膜進(jìn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)處理后， PVDF 膜的水通量從 L/(m2?h)提高到 L/(m2?h)，水通量恢復(fù)到原親水膜的 75%。 Somnuk[20]等通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用浸泡和表面徑流同時(shí)改性的膜抗污染能力最強(qiáng)，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(zhì)會(huì) 對膜造成污染。 膜表面化學(xué)改性 膜表面化學(xué)改性是指通過化學(xué)方法在成品膜的表面引入親水性基團(tuán)，使膜表面從非極性轉(zhuǎn)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(jìn)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(xué)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(xué)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(tuán)，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(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)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(yīng)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(yùn)動(dòng)，經(jīng)過等離子處理引入的極性基團(tuán)會(huì)隨時(shí)間的延長和溫度的升高而轉(zhuǎn)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(jīng)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(tuán)會(huì)隨時(shí)間的延長和溫度的升高轉(zhuǎn)移到膜本體中，因此低溫等離子體改性效果不穩(wěn)定。 總結(jié)：基于 PVDF 的各種優(yōu)良性能，在一段時(shí)間內(nèi)它仍將是有機(jī)膜制備的主要材料。為了使其更廣泛地應(yīng)用于水相分離體系，對 PVDF 膜的親水化進(jìn)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(jié)構(gòu)及性質(zhì)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(yù)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(jī)理的研究還有待深入，無機(jī)小分子共混改性也有很好的研究前景。在實(shí)際應(yīng)用中還要針對工業(yè)生產(chǎn)要求，尋找 PVDF 膜改性的新方法，以促進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化。 2 PVDF 膜在水處理中的應(yīng)用 生活污水處理及中水回用 生活污水的水量、水質(zhì)比較穩(wěn)定，經(jīng)過適當(dāng)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(jī)。傳統(tǒng)的中水處理工藝流程比較復(fù)雜，出水水質(zhì)沒有保證，導(dǎo)致中水回用難以真正實(shí)施。目前世界各國都選用膜分離技術(shù)或膜分離技術(shù)和生物處理技術(shù)結(jié)合形成的 膜生物反應(yīng)器處理技術(shù)來進(jìn)行污水回用處理，具有流程簡單，占地省，出水水質(zhì)優(yōu)良，無懸浮物，可直接回用，及剩余污泥量少等優(yōu)點(diǎn)。 李娜等 [24]利用 A/O 型一體式膜生物反應(yīng)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(dá) 96%以上；在連續(xù)運(yùn)行的 70d 內(nèi)未發(fā)生膜污染現(xiàn)象。左丹英等 [25]對內(nèi)置轉(zhuǎn)盤式 PVDF 膜生物反應(yīng)器 (SRMBR) 處理污水工藝進(jìn)行了研究。SRMBR 可長期穩(wěn)定運(yùn)行，在污水 COD 為180368mg?L1時(shí)，出水 COD 在運(yùn)行 1d 后穩(wěn)定在 20 ， COD 去除率達(dá)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(yīng)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(xì)菌、病毒、濁度、芽孢、賈第蟲及鐵銹等物質(zhì)，而又能保留人體必需的微量元素的特點(diǎn)。因此
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