汉麻粉体改性聚偏氟乙烯共混膜的制备、表征及吸附性能研究

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聚偏氟乙烯是目前应用最广泛的膜材料之一,物化性能优良,但膜具有极强的疏水性;汉麻粉体本身具有吸附重金属离子的能力,但吸附过程需要不断加以搅拌,并且吸附后要加以分离。本文通过将汉麻粉体与聚偏氟乙烯进行共混,利用汉麻粉体优异的亲水性改善聚偏氟乙烯膜的疏水性能,并将共混改性膜用于重金属离子的吸附,减少粉体吸附过程的复杂性。在实验中使用浸没沉淀法制备成膜,确定了添加剂种类,凝固浴组分、汉麻粉体含量及其各自的比例,制备成不同种类的共混膜。通过红外光谱(FTIR)、示差量热扫描法(DSC)、扫描电镜、接触角、孔隙率等描述共混膜的性能;共混膜制备完成后,采用静态吸附法进行吸附试验,从吸附时间及温度、pH值、吸附液初始离子浓度、共混膜中汉麻粉体含量五方面考察共混膜的吸附能力,确定吸附机理,最终得到以下结论:   (1)从添加剂种类来说,添加PEG的铸膜液粘度适当,成膜性最佳,在成膜过程中,能改善孔之间的连通性,从而提高膜的耐污染性能和亲水性能,综合性能优良,因此,选择PEG作为汉麻粉体/聚偏氟乙烯共混膜的添加剂。   (2)从凝固浴组分来说,随着凝固浴中乙醇含量的增加,膜结构中指状大孔消失,发展为海绵状组织结构,上表面皮层致密程度下降,膜的孔隙率下降,疏水性提高,膜的韧性下降,综合考虑膜的强度和亲水性能,选择纯水为凝固浴。   (3)从汉麻粉体含量来说,汉麻粉体的加入有效地改善了膜的疏水性能,并且含量增加,亲水性更强,但当汉麻粉体含量添加过多时,膜的机械性能下降,厚度增加,孔隙率会在增加的基础上有所下降。考虑当膜的综合性能最佳时,6%-8%的汉麻粉体的加入量为最佳加入量。   (4)实验证明共混膜在pH=5时,吸附量最大。在25℃、35℃、45℃三种温度下,对于铜离子的吸附趋势都是随着时间的延长吸附速率逐渐加快,最后趋于平缓,25℃时吸附量最大。随着铜离子的初始浓度增加,吸附量呈现增加的趋势;吸附率会随着初始浓度的增加先加快,后逐渐平缓最后降低。共混膜对铜离子的吸附随着粉体含量的增加有所下降,当粉体含量为2%时,吸附量最低,但随着粉体含量的继续增大超过8%时,吸附量会超过空白膜的吸附值,可见粉体含量的增加可以提高对铜离子的吸附量。通过FTIR分析,共混膜对铜离子的吸附不仅与膜本身的物理结构有关,还会与汉麻粉体上的-OH和--NH2发生配位。
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