仿生硅化涂覆聚偏氟乙烯膜及其油水分离性能的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuleiyang
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含油废水已经对环境造成严重污染。聚合物膜可以在缓解用水紧张的压力中发挥重要作用,但是膜的疏水性使得可重复使用性能降低,因此,提高亲水性是解决这一问题的关键。仿生涂覆体系已经在各种材料的表面工程中得到广泛研究和实施,以实现多功能化。多巴胺便是增强表面亲水性的典型手段,尽管简单和有效,仍存在一些固有的局限性,如成本高和限制条件多等。因此,本课题提出了两种硅化仿多巴胺涂覆体系,采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)等测试表征膜表面结构的变化,并通过多种测试系统表征了不同涂覆浓度和时间对膜的润湿性能的影响,进一步探索了表面亲水化改性对于膜油水分离性能的影响。以商业聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜为基材,仿照贻贝化学体系,采用邻苯二酚(CA)和3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)对PVDF微滤膜进行涂覆,得到改性膜。结果表明,涂层得到了成功的制备,膜层也较为均匀;相比原PVDF膜,制得的改性膜在润湿性能上有了明显改善。以MF-C/A-0.1/0.6为例,具体表现在初始水接触角由112°降低到35°,并在4 s内降低到0°;水通量升高到16000 L m-2 h-1左右;对于甲苯乳液的截留性能也升高到了99.0%。结果表明,通过改变涂覆改性的时间及CA/APTES的浓度,可以调控膜的亲水性,从而对分离膜的性能造成一定影响。进一步提出了将仿生材料体系单宁酸(TA)和3-巯基丙基三乙氧基硅烷(MPTES)涂覆于PVDF微滤膜上,此方法也可以在微滤膜表面得到亲水涂层,使分离膜的亲水性得到极大提升。制得的改性膜MF-T/M-0.1/0.2的水接触角可以在6-8 s降低到0°,水接触角以及纯水通量等测试表明,改性膜具有良好的亲水性,且通过调节涂覆改性的时间,可以调节亲水性;对于甲苯乳液的截留率在90.0%左右。此外,该方法对于拓宽和优化仿生多巴胺表面功能化的应用条件具有一定的指导意义。
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