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聚偏氟乙烯—四氧化三铁超滤膜的研究

作　者: 郑凤
导　师: 黄征青
学　校: 湖北工业大学
专　业: 化学工艺
关键词: 聚偏氟乙烯四氧化三铁超滤有机-无机磁场
分类号: O484.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 63次
引　用: 1次
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内容摘要

聚偏氟乙烯(PVDF)有良好的化学稳定性、耐温性等优势,但强疏水性限制了PVDF超滤膜的应用,因此近年来制备有机-无机杂化膜的研究受到大量关注。目前,以PVDF为基材、采用磁性四氧化三铁(Fe304)作为无机填料制备有机-无机杂化超滤膜的研究较尚未见报道；若在制膜过程中外加磁场将改变磁性Fe304粒子的排列,并可能对膜的结构和性能产生影响,目前相关研究较少。本文首先采用浸没沉淀相转化法制备PVDF-Fe3O4杂化超滤膜(称为未磁化膜),通过超滤实验评价膜的通量、截留率、耐污染性、强度等性能,并用扫描电镜(SEM)观察膜的断面结构,研究Fe304含量和PVDF浓度对未磁化膜的影响。然后在凝胶浴外使用水平磁场,在其他条件完全相同的条件下制备PVDF-Fe3O4杂化超滤膜(称为磁化膜),并研究Fe304含量和PVDF浓度对磁化膜的影响。最后比较磁化膜与未磁化膜性能与结构的差别,并测试磁化膜与未磁化膜的接触角、红外光谱和动态力学实验(DMA),进一步探讨磁场对制备PVDF-Fe3O4杂化超滤膜的影响。研究结果表明,在无磁场条件下制膜,当Fe304含量低于65wt%时,膜通量随Fe304含量缓慢上升,当Fe304含量在65wt%～80wt%之间时,纯水通量迅速上升；随着Fe304含量的增加,截留率表现为先缓慢上升,当填料量为65wt%后基本稳定；填料含量为70wt%～75wt%的未磁化膜强度较好；从未磁化膜的断面SEM照片可知,Fe304粒子对皮层影响不大,但能使支撑层得到更疏松的结构。PVDF浓度为14.6wt%,Fe3O4含量为70wt%时,未磁化膜综合性能较好。磁化膜得到了与未磁化膜相似的规律,但从Fe304含量为60wt%磁化膜断面SEM照片可知,磁场改变了Fe304粒子的排列,增加了支撑层中大孔和微孔的数量,并能大幅加强支撑层在平行于膜表面方向上的贯通性；当PVDF浓度为14.6wt%,Fe3O4含量为70wt%时,磁化膜综合性能较好。比较有／无磁场下制备的磁化膜与未磁化膜结构和性能的差异可知,磁场能增加膜的纯水通量、提高膜的亲水性,但对截留率几乎没有影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第1章引言  8-18
  1.1 超滤技术  8-11
    1.1.1 超滤的原理  8
    1.1.2 超滤膜的分类  8-9
    1.1.3 超滤膜制备工艺  9-10
    1.1.4 有机超滤膜的研究现状及存在的问题  10-11
  1.2 聚偏氟乙烯超滤膜的研究现状  11-14
    1.2.1 聚偏氟乙烯的特点  11
    1.2.2 聚偏氟乙烯相转化膜制备工艺  11-12
    1.2.3 聚偏氟乙烯膜的亲水改性  12-14
  1.3 有机-无机杂化膜的研究现状  14-16
    1.3.1 有机-无机膜的制备  15
    1.3.2 无机粒子对有机-无机膜的影响  15-16
  1.4 研究目的、意义和方法  16-18
    1.4.1 选题思路  16-17
    1.4.2 研究目的  17
    1.4.3 研究意义  17
    1.4.4 研究方法  17-18
第2章实验部分  18-23
  2.1 实验材料与药品  18
  2.2 实验方法  18-23
    2.2.1 膜的制备  19-20
    2.2.2 膜的超滤性能与结构表征  20-22
    2.2.3 其它性能与参数的测定  22-23
第3章 PVDF-Fe_3O_4未磁化膜的研究  23-36
  3.1 Fe_3O_4含量对PVDF-Fe_3O_4未磁化膜的影响  23-32
    3.1.1 Fe_3O_4含量对未磁化膜超滤性能和断面结构的影响  23-28
    3.1.2 Fe_3O_4含量对PVDF-Fe_3O_4未磁化膜强度的影响  28-32
  3.2 PVDF浓度对PVDF-Fe_3O_4未磁化膜的影响  32-35
  3.3 本章小结  35-36
第4章水平磁场下制备PVDF-Fe_3O_4磁化膜的研究  36-52
  4.1 Fe_3O_4含量对PVDF-Fe_3O_4磁化膜的影响  36-48
    4.1.1 Fe_3O_4含量对磁化膜超滤性能和断面结构的影响  36-45
    4.1.2 Fe_3O_4含量对PVDF-Fe_3O_4磁化膜强度的影响  45-48
  4.2 PVDF浓度对PVDF-Fe_3O_4磁化膜的影响  48-50
  4.3 本章小结  50-52
第5章有/无磁场下制膜对PVDF-Fe_3O_4超滤膜的影响  52-60
  5.1 有/无磁场下制膜对超滤性能和断面结构的影响  52-56
  5.2 有/无磁场下制膜对其它性能与参数的影响  56-58
    5.2.1 有/无磁场下制膜对接触角的影响  56-57
    5.2.2 有/无磁场下制膜对红外光谱的影响  57-58
    5.2.3 水平磁场下制膜对Tg的影响  58
  5.3 本章小结  58-60
第6章结论与展望  60-63
  6.1 结论  60-61
  6.2 展望  61-63
参考文献  63-67
致谢  67-68
硕士期间参与的课题、发表的文章及取得的成果  68

聚偏氟乙烯—四氧化三铁超滤膜的研究

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