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纯净水超滤膜技术的性能研究

wei1  发表于 2013/5/30 10:54:19      730 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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  中央净水机已广泛应用于化工,电子,医疗,食品和环境保护等领域。然而膜污染是制约膜技术大规模推广应用的主要原因之一。防止膜污染可以从两方面人手,一是制备抗污染性好的膜:二是选择合理的组件结构并对料液进行预处理。显然,研制耐污染的膜是解决污染问题的根本。但由于PVDF表面能低,有极强的憎水性 ,所以在液液分离过程中,必须对其进行改性才能提高它的抗污染性。最简单常用的是聚合物共混改性.对于PVDF膜,过去的研究主要集中在有机共混改性 ,近年来对其无机共混改性的研究也逐渐活跃.本文以二氧化硅与聚偏氟乙烯共混,采用L —S相转化法流涎成膜,并对成膜条件和所制得的共混膜的特性进行了分析。

  1、实验部分

  水过滤膜的制备:超滤膜更换原理将N一甲基吡咯烷酮与丙酮的混合溶剂放在烧杯中,加入预先准备好的聚偏氟乙烯(PVDF),搅拌使之完全溶解.将成孔剂邻苯二甲酸二丁酯加入上面溶解好的烧杯中,搅拌使之均匀.将填料SiO 加入烧杯中,并把烧杯放人40~C恒温的水浴锅中,不断搅拌,使之完全溶解.取出至玻璃板涂膜,静置冷却.用无水乙醇寝泡半小时,晾干,测其水通量。过滤膜的透水性:制备好的超滤膜在去离子水中放置一段时间后,剪取一定大小的膜片,备用.取一根内径为5.95cm的玻璃管,将其一端用橡皮管连接于自来水龙头上,调节水流量,待其稳定后,将备用膜片置于玻璃管另一端,用橡皮使其平整封口,注意防止膜裂,测定。

  2、结果与讨论

  2.1 溶剂配比对成膜的影响

  对于高分子聚偏氟乙烯的溶解,用混合溶剂(N一甲基吡咯烷酮与丙酮的混合)是很好的,然而溶剂的不同比例对成膜有很大的影响,其影响见表2.由表2可知:当N一甲基毗咯烷酮与丙酮是1:9时,很难成膜,随着N一甲基毗咯烷酮的增加越易成膜,但不是越多越好,这是因为甲基毗咯烷酮过多时,PVDF就很难溶解了,因此溶剂的最佳配比为3:7。

  2.2 成孔剂邻苯二甲酸二丁酯对膜的影响

  邻苯二甲酸二丁酯的作用是在PVDF的膜上形成有一定孔隙的孔,以让水透过.然而邻苯二甲酸二丁酯对膜的影响也很大,见表3。即:当DBP含量高了不易成膜,含量低了纯水不易透过,通过实验,当PVDF:DBP=1:1时,效果最佳。

  2.3 SiO:含量对膜的水通量的影响

  不同SiO 含量的膜通量在一定压力下,随着铸膜液中SiO:的增加,膜的通量有所增加,但这种趋势在质量分数达到一定值时就不明显了.这是因PVDF是疏水的高聚物,加入SiO:,由于其亲水性和大比表面积等特性,使得膜的亲水性得到了改善,通量增加.但当质量分数过高时,铸膜液中过量的粒子就会发生团聚现象H ,这样的粒子就起不到改善膜的亲水性的作用.最佳比例关系为PVDF:SiO =1:3。

  2.4 超滤膜设备水通量与操作压力的关系

  PVDF膜的水通量在一定范围内随操作压力的增加而增大,到一定值时不再增加,水通量最大时的最小压力即为最佳压力.

  3、超滤系统实验结论

  1)当聚偏氟乙烯(5.0—5.2)g,苯二甲酸二丁酯(5.0—5.2)g,氧化硅(15.0一l5.6)g时,能制备出超滤膜,以作透水用。

  2)在不同的溶剂配比,填料,成孔剂下研究了不同情况下膜的特点,并分析出适宜的制备条件是:N一甲基吡咯烷酮:丙酮=3:7,PVDF:SiO =1:3,PVDF:DBP=1:1。

  3)以NMP与丙酮作为混合溶剂,PVDF为成膜物质,SiO 为填料,得了改性的PVDF超滤膜.此改性的超滤膜成本低,膜的水通量也提高了。

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