應(yīng)用于污水處理中的新型中空纖維膜的研制

【摘要】： 本文主要研究了聚氯乙烯／熱塑性聚氨酯／N，N—二甲基乙酰胺溶液制膜體系，并用該體系制備中空纖維膜。論文敘述了相轉(zhuǎn)化法制膜的機(jī)理以及中空纖維膜的制備特點(diǎn)的制備；研究了PVC與TPU的相容性；鑄膜液的構(gòu)成、凝膠條件及紡絲工藝條件對(duì)共混膜的結(jié)構(gòu)和性能的影響。最后研究了PVC／TPU共混膜的酸堿穩(wěn)定性，耐壓性能和抗沖擊性能，預(yù)測(cè)了在水處理中的發(fā)展前景。本文用電子掃描電鏡測(cè)試PVC／TPU的孔結(jié)構(gòu)及其多孔性，通過(guò)測(cè)定水通量和牛血清蛋白的透過(guò)率來(lái)評(píng)價(jià)其混膜的性能。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，PVC與TPU為部分相容的體系，改變鑄膜液溫度、PVC和TPU共混比，都可以改變聚合物的相容程度。共混膜的結(jié)構(gòu)和性能主要是由所用的聚合物的結(jié)構(gòu)和性能來(lái)決定的。隨著鑄膜液中聚合物濃度的升高，膜結(jié)構(gòu)變得較為致密，水通量降低，截留升高。添加劑對(duì)膜的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響，本文研究添加劑為PEG1000、PEG600、PVP、Tween-80對(duì)膜結(jié)構(gòu)性能的影響。相容性好的添加劑使膜的皮層變薄，水通量升高，截留率變化不大。相容性差的添加劑使膜向?qū)ΨQ(chēng)結(jié)構(gòu)發(fā)展，網(wǎng)狀孔增多，截留率下降。表面活性劑改變聚合物間的相容性，使膜孔結(jié)構(gòu)均勻。鑄膜液的溫度影響膜液中聚合物的相容性、膜液的粘度及凝膠過(guò)程溶劑的交換速率。溫度升高，有利于膜的初始凝膠，使膜的不對(duì)稱(chēng)性較強(qiáng)。凝膠浴的組成和溫度、紡絲工藝等都會(huì)影響共混體系的相容性并改變膜的結(jié)構(gòu)和性能。與凝膠浴溫度相比，凝膠浴的組成對(duì)PVC／TPU共混膜的影響更大些，改變芯液的組成，用乙醇溶液代替水作芯液，中空，纖維膜的內(nèi)皮層的孔徑逐漸增大，隨著芯液中乙醇含量的繼續(xù)增大，膜的內(nèi)壁孔由圓孔轉(zhuǎn)變?yōu)榱鸭y孔。在芯液中添加溶劑，內(nèi)指狀孔和內(nèi)皮層逐漸消失，將使中空纖維膜向微孔膜過(guò)渡。 最后，本論文研究了PVC／TPU共混膜的酸堿穩(wěn)定性、耐壓性能 及抗沖擊性能。結(jié)果表明共混膜具有優(yōu)良的水解穩(wěn)性，通過(guò)共混，賦 予了膜優(yōu)良的彈性性能和抗沖擊、抗壓性能，膜具有較高的水通量， 同時(shí)具有較低的價(jià)格，適宜在污水處理中應(yīng)用。 【關(guān)鍵詞】：聚氯乙烯 聚氨酯 共混 中空纖維膜 凝膠 相容性
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類(lèi)號(hào)】：X703
【目錄】：

• 前言12-15
• 第一章 文獻(xiàn)綜述15-26
• 1.1 分離膜的發(fā)展概況15-17
• 1.2 我國(guó)分離膜技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)17-19
• 1.3 聚氯乙烯分離膜的研究現(xiàn)狀19-22
• 1.4 聚氯乙烯分離膜共混改性的研究進(jìn)展22-24
• 1.5 本章小結(jié)24-26
• 第二章 濕法制備中空纖維分離膜的形成機(jī)理26-31
• 2.1 引言26
• 2.2 相轉(zhuǎn)化過(guò)程中的熱力學(xué)26-28
• 2.3 相分離機(jī)制28
• 2.4 膜固化過(guò)程28
• 2.5 非對(duì)稱(chēng)膜的形成28-30
• 2.5.1 膜表面孔29
• 2.5.2 膜的多孔層結(jié)構(gòu)29-30
• 2.6 濕法中空纖維膜的形成30
• 2.7 本章小結(jié)30-31
• 第三章 聚氯乙烯與熱塑性聚氨酯相容性的研究31-40
• 3.1 引言31-32
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分32-33
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑32
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器32
• 3.2.3 溶解度參數(shù)的測(cè)定32
• 3.2.4 粘度的測(cè)定32-33
• 3.2.5 玻璃化溫度的測(cè)定33
• 3.3 結(jié)果與討論33-38
• 3.3.1 溶解度參數(shù)33-34
• 3.3.2 共溶劑法34
• 3.3.3 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度34-36
• 3.3.4 鑄膜液粘度36-38
• 3.4 本章小節(jié)38-40
• 第四章 鑄膜液結(jié)構(gòu)對(duì)膜結(jié)構(gòu)與性能的影響40-55
• 4.1 引言40
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分40-44
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑40
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器40-41
• 4.2.3 紡絲液的配制41
• 4.2.4 中空纖維膜的紡制41-42
• 4.2.5 膜的保存42
• 4.2.6 膜性能的測(cè)試42-44
• 4.2.6.1 膜的水通量的測(cè)定42
• 4.2.6.2 截留率的測(cè)定42-43
• 4.2.6.3 膜的含水率的測(cè)定43
• 4.2.6.4 膜的孔隙率的測(cè)定43
• 4.2.6.5 膜形態(tài)結(jié)構(gòu)的測(cè)定43
• 4.2.6.6 膜的力學(xué)性能測(cè)試43-44
• 4.3 結(jié)果與討論44-54
• 4.3.1 不同牌號(hào)TPU樹(shù)脂對(duì)共混膜性能的影響44-45
• 4.3.2 鑄膜液濃度對(duì)膜結(jié)構(gòu)性能的影響45-46
• 4.3.3 共混比對(duì)膜結(jié)構(gòu)與性能的影響46-47
• 4.3.4 鑄膜液添加劑對(duì)膜結(jié)構(gòu)性能的影響47-52
• 4.3.4.1 PEG1000對(duì)膜性能的影響48-50
• 4.3.4.2 PEG600對(duì)膜性能的影響50
• 4.3.4.3 PVP對(duì)共混膜的結(jié)構(gòu)性能的影響50-52
• 4.3.4.4 添加劑Tween-80對(duì)膜結(jié)構(gòu)性能的影響52
• 4.3.5 鑄膜液溫度對(duì)膜結(jié)構(gòu)性能的影響52-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第五章 制膜工藝條件對(duì)膜結(jié)構(gòu)與性能的影響55-68
• 5.1 引言55
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分55-56
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑55
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器55
• 5.2.3 鑄膜液的配制55-56
• 5.2.4 中空纖維膜的制備56
• 5.2.5 膜性能的測(cè)試56
• 5.2.5.1 水通量的測(cè)定56
• 5.3.5.2 截留率的測(cè)定56
• 5.3.5.3 膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)測(cè)定56
• 5.2.6 凝膠值的測(cè)定56
• 5.3 結(jié)果與討論56-66
• 5.3.1 聚合物溶解溫度的影響56-58
• 5.3.2 凝膠條件對(duì)膜性能的影響58-63
• 5.3.2.1 凝膠值的研究58-59
• 5.3.2.2 芯液組成的影響59-61
• 5.3.2.3 凝膠浴溫度的影響61-63
• 5.3.2.4 芯液流量的影響63
• 5.3.3 擠出速率63-66
• 5.4 本章小結(jié)66-68
• 第六章 PVC／TPU共混膜的穩(wěn)定性研究68-75
• 6.1 引言68
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分68-69
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑68
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器68-69
• 6.2.3 膜性能的測(cè)試69
• 6.2.3.1 膜的力學(xué)性能測(cè)試69
• 6.2.3.2 其它性能69
• 6.3 結(jié)果與討論69-73
• 6.3.1 PVC／TPU共混膜的抗水解性能69
• 6.3.2 耐壓性能69-71
• 6.3.3 抗沖擊性能71-72
• 6.3.4 廢有機(jī)溶劑的回收72-73
• 6.4 本章小結(jié)73-75
• 第七章 結(jié)論與建議75-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 攻讀碩士論文期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄82-83
• 致謝83

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