聚偏氟乙烯膜的制备及结构调控研究

来源 :宁波大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:echo_1978
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
海上石油泄漏和工业含油废水严重威胁着我们的生态环境,含油废水中的乳化油包含直径为亚微米至微米的稳定油滴,采用常规油水分离方法难以分离,相比之下膜分离技术由于孔径可控,因此具有优异的分离效果。其中,微滤膜由于其能耗低而广泛用于油/水乳液的分离。PVDF具有出色的热稳定性和化学稳定性等特点,是一种性能优异的微滤膜材料,然而目前制备高性能的PVDF微滤膜仍然存在挑战。本文首次报道了一种具有低临界共溶温度(LCST)的聚偏氟乙烯(PVDF)四元组分铸膜液体系,该体系不含温敏性高分子,但能产生LCST现象。以PVDF为膜材料、氯化镁(MgCl2)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂组成了四元低临界共溶温度(LCST)体系,研究了该四元LCST体系的热力学性质并提出了该体系具有LCST特性的机理;在此基础上,对基于LCST体系的铸膜液分别通过复合相分离法(NTIPS)和蒸汽致相分离法(VIPS)制备了PVDF微滤膜;考察了NTIPS和VIPS中制膜工艺对膜结构与性能的影响,系统开展了膜的结构调控研究,对制备的膜进行了孔隙率、通量、机械强度、平均孔径等表征,并开展了油水分离研究。本论文主要从以下三个方面展开。首先,研究了PVDF-MgCl2-PVP-DMAc四元LCST体系中各组分浓度对体系浊点的影响,结果表明MgCl2的浓度对体系的浊点影响最大;红外光谱(FTIR)表明,离子-偶极和偶极-偶极相互作用是主导溶液具有LCST特性的主要机理;当溶液中存在PVDF和PVP时,Mg2+和DMAc之间的相互作用会随着溶液温度从30℃升高到90℃而减弱,导致与Mg2+配位的DMAc分子减少,为Mg2+与高分子(PVDF和PVP)链之间的配位提供了更多的机会,当温度升高到临界点以上时,溶液中高分子链发生聚集或收缩并导致相分离。其次,以组成比例为12-8-12-68的PVDF-MgCl2-PVP-DMAc四元LCST体系基于简便的NTIPS法制备了无皮层高度多孔且高强度的微滤膜;成膜动力学分析表明当凝固浴温度低于该体系LCST(50℃)时,以NIPS机理成膜形成了指状孔结构,高于该体系LCST时,以NTIPS成膜形成了双连续多孔结构;随着凝固浴温度的增加,膜的孔隙率不断增加,孔径分布逐渐变窄,机械强度最高达到了3.5 MPa;在70℃凝固浴温度下制备的NTIPS膜在纯水测试中具有6870 L·m-2·h-1·bar-1的高通量,表现出卓越的过滤性能;在过滤含油乳液测试中具有1608 L·m-2·h-1·bar-1的渗透通量,99.1%的油滴截留率和85%的通量恢复率,具有良好的耐污染性能。最后,以组成比例为14-8-4-74的PVDF-MgCl2-PVP-DMAc四元LCST体系为基础,通过VIPS法制备了PVDF微滤膜;基于LCST体系的相分离过程,表现出膜结构的高度可控性;调整蒸汽温度、膜厚度、PVDF浓度及暴露时间均能调控膜结构从指状大孔转变为海绵状孔或连通的胞状孔结构;使用14 wt%的PVDF铸膜液在80℃蒸汽中暴露80 s制备的膜性能最佳,纯水通量达到了13186 L·m-2·h-1·bar-1,拉伸强度为3.0 MPa,断裂伸长率为95.3%;在过滤含油乳液测试中对油滴的截留率为99%,渗透通量达到了3028 L·m-2·h-1·bar-1,具有优异的分离效率。
其他文献
设施农业是国家农业发展水平的重要体现,其中温室发展是直接影响因素。我国的温室栽培在两千多年前就有记载,从上世纪80年代初开始经历了吸收、消化、创造三个阶段后,最终建成了国产温室体系。随着设施农业的不断发展,设施草莓在世界上也被广泛种植,草莓温室也层出不穷。但是由于我国地大物博,南北方气候条件差异较大,草莓温室的发展因地域差异而呈现出各种类型,标准化程度较差,尤其是草莓栽培温室在结构上和智能化发展方
烤烟的生长离不开土壤和肥料,由于不同烤烟种植区域受土壤类型、施肥量、施肥方法的制约,严重影响烤烟的生长发育和品质。本文通过改良土壤条件以及采用不同的施肥量和施肥方法,探索适宜凉山州烟区烤烟施肥新方法,以期提高氮素和钾素利用效率,促进烤烟生长发育和提高烟叶品质。主要结论如下:(1)本试验研究结果表明,混砂处理后改变了土壤的质地,增加了土壤孔隙度,缩短烟株的生育期周期,在不同的土壤质地和不同的施肥方式
量子力学改变了人们对世界的认识,其与信息学的结合诞生了量子信息学,展现出了诱人的应用前景,如量子计算机,量子保密通讯等。量子纠缠在这些应用中扮演着重要的角色。但是,真实的物理系统总会不可避免地与外界环境发生相互作用,破坏量子纠缠,这阻碍了量子信息学的广阔应用前景的实现。由于量子力学原理对量子系统的动力学演化时间设定了下限,因此,量子信息领域也关注量子系统从初态演化到目标态所需要的最短时间,即量子速
水稻(Oryza sativa L.)是一种主要的粮食作物,目前我国人民的生活水平逐步提高,人们对稻米品质的要求也开始提高。通过基因工程等分子育种技术培育优质水稻品种具有重要意义。胚乳是水稻种子营养物质贮藏的最主要场所,其中淀粉是胚乳的最主要组成成分,淀粉的含量、类型和理化性质直接影响稻米的品质。越来越多的证据表明,转录因子在调控淀粉的生物合成方面起着重要的作用。目前对NF-YB和NF-YC这两个
在未来有人参与的月面活动中,人机联合作业将人的智能与机器智能、机械效能有效整合,将极大提高月球探测和月球基地建设的效率,是未来实现载人月球探测目标的重要手段和作业模式。目前人机协同多以人对机器人的单向、结构化的控制指令为主,在执行非结构化任务中机器人执行任务不确定性对人机交互的效率提出了巨大的挑战。论文提出了一种新型的人机协作模式,构建人机最佳任务配比,建立满足人机信息交互高透明度的协同感知机制,
多取代芳烃结构普遍存在于天然产物、药物分子、农用化学试剂、染料、和精细化学品中。因此,高效地合成多取代芳烃化合物对于提高人类生产生活水平,促进社会发展具有重要意义。目前已有大量的文献报道了关于这方面的工作,在众多制备多取代芳烃的方法中,通过苯炔中间体合成的方法具有显著的优势。其可以在无过渡金属催化的条件下,以高度多样化的方式实现苯环邻位双官能化,且具有步骤经济性的优势,可谓是构建多取代芳烃结构的重
随着汽车保有量的逐年增加与汽车使用范围的扩大,汽车尾气对环境产生的危害也日渐严重,其已经成为大气污染的主要污染源。催化转化器能够对汽车尾气进行处理,控制汽车尾气污染物的排放,是汽车排气系统中最重要的机外净化装置。载体作为催化转化器核心零部件,其生产质量会对催化转化器的转化效率、流动特性等性能造成影响。因此,催化转化器载体生产完成后必须经过质量检查才能够交付使用。本课题针对重庆市某排气系统制造企业的
在实际工程应用中,材料的力学性能往往会随着服役过程中疲劳损伤的累积而下降,因而,研究预循环变形对材料力学性能的影响具有重要的实际意义。近年来,有关预循环变形对材料力学行为影响的研究已渐有报导,但对相应的影响微观机理尚缺乏深入研究。本文主要以高层错能Cu单、多晶以及Cu-3at.%Al合金为研究对象,系统研究预循环变形对其单向拉伸力学行为的影响以及相应的微观位错结构变化,进一步完善对循环预变形对不同
正交异性钢桥面板因具有自重小、承载力高、适用性好以及装配化程度高的特点,在国内外桥梁工程中得到了广泛应用。由于长期承受车辆荷载作用以及不可避免的制造缺陷,早期投入运营的钢桥面板均出现了不同程度的疲劳裂纹,疲劳开裂已经成为大跨径钢桥运营期间的主要病害之一,严重时会影响桥梁的使用功能,甚至造成人员伤亡和财产损失。本文受国家重点研发计划项目(2016YFC0701202)的资助,对正交异性钢桥面板易损构
随着含油或有机溶剂等工业废水排放量不断增加,对生态系统安全和人体健康产生危害而引起了全世界的关注。膜分离用于含油废水分离具有环境友好、分离效率高、占地小、经济、循环使用等优点,被认为是最具潜力的油水分离方法法。但是目前具有超润湿性的分离膜和膜材料一般原材料比较昂贵,制备过程复杂难以规模化,在实际应用过程中还往往伴随着制备工艺复杂、成本高、不能循环利用、易被污染等不足,一定程度上限制了超润湿性膜和膜