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溶液相转化法制备PSF超滤膜过程中的结构控制及其性能研究

作　者: 张正华
导　师: 安全福
学　校: 浙江大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚砜超滤膜溶液相转化法铸膜液粘度耐压稳定性有机无机杂化膜
分类号: TQ028.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文针对聚合物超滤膜在较高压力下应用时很容易被压密的现象,通过调控铸膜液性质,制备系列密度梯度分布海绵状结构、耐压性好和通量高的聚砜(PSF)超滤膜。首先,设计粘度可调控的PSF/DMAC和PSF/DMAC/PVP共8个不同体系。通过研究铸膜液的粘度和浊点,相分离过程的光透实验,膜的表面和断面形貌,膜孔径、孔隙率及水通量等,发现对于由溶液相转化法制备得到的聚砜超滤膜而言,铸膜液的零切粘度是影响膜形貌、结构与通量的重要因素之一。其次,设计PSF/DMAC/PVP, PSF/DMAC/Ethanol和PSF/DMAC/Ethanol/PVP共12个不同添加剂含量的体系。通过研究膜的水通量,表面和断面形貌,耐压稳定性,膜耐压前后孔隙率的变化等,发挥PVP和乙醇对铸膜液的共同调控作用,得到了密度梯度分布海绵状结构、耐压性好和通量高的PSF超滤膜。最后,通过分散聚合法合成了系列不同单体组成比例的SiO2-PAMPS纳米粒子,并以SiO2-PAMPS为添加剂,制备PSF杂化超滤膜。通过考察杂化膜的水通量,孔径和孔隙率,表面和断面形貌,力学性能,耐压稳定性及杂化膜振荡前后的接触角等,发现SiO2-PAMPS纳米粒子在杂化膜表面非常稳定,杂化膜的水通量,力学性能,耐压性能明显提高。由PSF/DMAC/Ehanol/SiO2-PAMPS4(单体的摩尔比(MSiO2/MPAMPS)为15.3：1,浓度为0.3 wt%)体系所得的杂化膜,纯水通量在0.1 MPa为190 L/m2.h,拉伸强度和断裂伸长率分别为4.3 MPa和20.5%,断面结构在0.5 MPa下连续操作4h,没有压密现象发生。

全文目录

致谢  7-8
摘要  8-9
Abstract  9-11
第1章绪论  11-33
  1.1 膜技术的概述  11-14
  1.2 聚合物多孔膜的制备方法  14-15
  1.3 溶液相转化法  15-21
    1.3.1 溶液相转化法的热力学描述  16-18
    1.3.2 溶液相转化法的动力学描述  18-20
    1.3.3 溶液相转化法的成膜机理  20-21
  1.4 溶液相转化法制备聚合物多孔膜的结构控制  21-25
    1.4.1 热力学控制  22-24
    1.4.2 动力学控制  24-25
  1.5 课题的提出及研究内容  25-27
    1.5.1 课题的提出及意义  25-26
    1.5.2 研究内容  26-27
  参考文献  27-33
第2章铸膜液粘度对PSF超滤膜结构与性能的影响  33-55
  2.1 实验部分  34-40
    2.1.1 实验材料和实验仪器  34-35
    2.1.2 膜的制备  35-36
    2.1.3 表征  36-40
  2.2 结果与讨论  40-51
    2.2.1 PSF/DMAC二元体系中粘度的作用  40-45
    2.2.2 PSF/DMAC/PVP三元体系中粘度的作用  45-51
  2.3 本章小结  51-52
  参考文献  52-55
第3章耐压性密度梯度结构的PSF超滤膜的制备  55-77
  3.1 实验部分  56-58
    3.1.1 实验材料  56
    3.1.2 膜的制备  56-57
    3.1.3 表征  57-58
  3.2 结果与讨论  58-72
    3.2.1 PVP对于超滤膜结构与性能的作用  58-61
    3.2.2 乙醇对于超滤膜结构与性能的作用  61-64
    3.2.3 PVP和乙醇对于超滤膜结构与性能的作用  64-72
  3.3 本章小结  72-73
  参考文献  73-77
第4章 SiO_2-PAMPS纳米粒子对PSF超滤膜结构与性能的影响  77-113
  4.1 实验部分  78-83
    4.1.1 实验材料和实验仪器  78-79
    4.1.2 纳米粒子的制备  79-80
    4.1.3 膜的制备  80-82
    4.1.4 表征  82-83
  4.2 结果与讨论  83-107
    4.2.1 SiO_2-PAMPS纳米粒子的合成  83-87
    4.2.2 SiO_2-PAMPS/PSF杂化超滤膜的性能  87-107
  4.3 本章小结  107-109
  参考文献  109-113
第5章主要结论与创新  113-117
作者简历 & 科研成果  117-118

溶液相转化法制备PSF超滤膜过程中的结构控制及其性能研究

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