应用于污水处理中的新型中空纤维膜的研制

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本文主要研究了聚氯乙烯/热塑性聚氨酯/N,N—二甲基乙酰胺溶液制膜体系,并用该体系制备中空纤维膜。论文叙述了相转化法制膜的机理以及中空纤维膜的制备特点的制备;研究了PVC与TPU的相容性;铸膜液的构成、凝胶条件及纺丝工艺条件对共混膜的结构和性能的影响。最后研究了PVC/TPU共混膜的酸碱稳定性,耐压性能和抗冲击性能,预测了在水处理中的发展前景。本文用电子扫描电镜测试PVC/TPU的孔结构及其多孔性,通过测定水通量和牛血清蛋白的透过率来评价其混膜的性能。 实验结果说明,PVC与TPU为部分相容的体系,改变铸膜液温度、PVC和TPU共混比,都可以改变聚合物的相容程度。共混膜的结构和性能主要是由所用的聚合物的结构和性能来决定的。随着铸膜液中聚合物浓度的升高,膜结构变得较为致密,水通量降低,截留升高。添加剂对膜的结构产生较大影响,本文研究添加剂为PEG1000、PEG600、PVP、Tween-80对膜结构性能的影响。相容性好的添加剂使膜的皮层变薄,水通量升高,截留率变化不大。相容性差的添加剂使膜向对称结构发展,网状孔增多,截留率下降。表面活性剂改变聚合物间的相容性,使膜孔结构均匀。铸膜液的温度影响膜液中聚合物的相容性、膜液的粘度及凝胶过程溶剂的交换速率。温度升高,有利于膜的初始凝胶,使膜的不对称性较强。凝胶浴的组成和温度、纺丝工艺等都会影响共混体系的相容性并改变膜的结构和性能。与凝胶浴温度相比,凝胶浴的组成对PVC/TPU共混膜的影响更大些,改变芯液的组成,用乙醇溶液代替水作芯液,中空,纤维膜的内皮层的孔径逐渐增大,随着芯液中乙醇含量的继续增大,膜的内壁孔由圆孔转变为裂纹孔。在芯液中添加溶剂,内指状孔和内皮层逐渐消失,将使中空纤维膜向微孔膜过渡。 最后,本论文研究了PVC/TPU共混膜的酸碱稳定性、耐压性能及抗冲击性能。结果表明共混膜具有优良的水解稳性,通过共混,赋予了膜优良的弹性性能和抗冲击、抗压性能,膜具有较高的水通量,同时具有较低的价格,适宜在污水处理中应用。
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