氧化石墨烯改性聚四氟乙烯微孔膜抗污染性能研究

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微滤膜广泛应用于食品、医药行业、油漆行业、生物技术产业等范畴。聚四氟乙烯(PTFE)因其理化性质较为稳定,具有高的导热性能、机械强度较好、很强的疏水性及化学稳定性等优点,成为学者们所关注的分离油类等有机物质的微滤膜材料。由于PTFE自身很强的疏水性,容易受到油类物质污染,不利于提高分离效率,导致膜寿命降低,运行成本上升。因此,对PTFE膜进行亲水改性,提高膜抗污染性能一直是油类微滤研究的热点。本文首先采用真空过滤法,通过静电自组装,将氧化石墨烯组装到化学氧化改性的聚四氟乙烯(O-PTFE)膜表面,制备得到氧化石墨烯-聚四氟乙烯(GO-PTFE)复合膜。分析了所制备膜结构及性能;以含0.1wt.%色素炭黑的煤油作为分离体系,研究了跨膜压差、操作温度及使用次数等操作条件对膜抗污染性能的影响。利用SEM、ATR-FTIR、XRD、水接触角、膜稳定性等测试表征膜的结构与性能。结果表明,GO-PTFE膜中,当GO改性液中GO浓度为0.0045g/L时,膜抗污染性能最佳,且其稳态通量达到最大值88.37 L/(m-2·h-1)。为了提高GO-PTFE复合膜稳定性,选用聚乙烯醇(PVA)交联氧化石墨烯(GO)片层。采用真空过滤法,将经PVA交联改性GO通过自组装的形式,组装到O-PTFE膜表面,制备得到聚乙烯醇-氧化石墨烯/聚四氟乙烯(PVA-GO/PTFE)复合膜。采用SEM、ATR-FTIR、XRD、水接触角、膜稳定性等测试,研究了膜结构与性能随PVA浓度的变化;研究了跨膜压差、操作温度及使用次数等操作条件对膜抗污染性能的影响。结果表明,PVA-GO/PTFE(M8)膜较GO-PTFE(M2)膜稳定性提高了63.91%;在25℃,跨膜压差0.06MPa条件下,膜抗污染性能提高了3.2%,而膜的煤油稳态通量呈现降低趋势。
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