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对于丁醛PVB中空纤维膜制备与性能

收藏本文 2024-02-08 点赞:5086 浏览:15816 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:膜分离技术以高效、节能、操作灵活和处理能力强等特点显示出巨大的运用前景。膜材料性质对膜分离历程起着重要作用。聚乙烯醇缩丁醛(PVB)是聚乙烯醇(PVA)与丁醛发生缩合反应的产物,具有良好的成膜性能、不易受细菌侵蚀、且亲水性好,是一种受欢迎的新型制膜材料。热致相分离(TIPS)法制膜具有结构易控、膜机械强度好、孔隙率高等优点,是一种有前景和生命力的制膜策略。选用PVB为制膜材料,聚乙二醇为稀释剂,采取TIPS法制备了PVB中空纤维膜。制膜历程主要通过旋节线相分离机理制约,结果表明制备的膜为相互贯通的海绵状本体结构,内表面为蜂窝状大孔,外表面为致密皮层。由于采取稀释剂作为芯液,内表面液-液相分离产生的稀释剂富相大液滴被稀释剂替换,以而形成大孔。铸膜液以喷丝头挤出后外表面部分稀释剂在空气中挥发,导致外表面聚合物浓度增加,由此形成致密的皮层。探讨发现随着空气距由0cm增加到3cm,膜外表面皮层厚度增加,膜过滤阻力增加,由此截留率和力学性能提升,但水通量显著降低。挤出温度由140℃增加到170℃时,由于冷却速率相对增加,膜内表面的孔逐渐减小,外表面的致密层厚度逐渐增加,水通量下降,但是膜的截留性能和力学性能显著提升。探讨还发现在铸膜液中添加5%的聚醚能够有效提升膜的通量。本论文还考察了两种自制不同切割分子量的PVB中空纤维膜组件(M40和M200)的动电现象。由于吸附了溶液中的阴离子,M40和M200均显荷负电,阳离子对膜表面电性质影响较大,而阴离子的影响不显著。流动电位和τ电位的绝对值随着电解质溶液浓度的增加而减小。膜孔径越大,膜表面的流动电位和τ电位的绝对值也越大。M40和M200在相同阳离子价态的溶液中具有相同的等电点,在CaCl2和MgCl2溶液中为3.5,在NaCl和KCl溶液中的为3.0。通过考察M40和M200对盐溶质的截留性能证实具有荷电性能的膜表面由于静电斥力作用对于粒径较小的盐溶质体现了一定的截留性能。关键词:热致相分离论文聚乙烯醇缩丁醛论文中空纤维膜论文动电性能论文

    摘要4-5

    ABSTRACT5-10

    第一章 文献综述10-27

    1.1 膜的进展史10-11

    1.2 膜的分类11-12

    1.3 膜分离历程的介绍12-14

    1.4 膜材料的介绍14-15

    1.5 中空纤维膜的制备策略及探讨进展15-17

    1.5.1 非溶剂致相分离法(NIPS)15-16

    1.5.2 熔融纺丝-拉伸法(MSCS)16

    1.5.3 热致相分离法(TIPS)16-17

    1.6 TIPS法制备微孔膜的论述基础17-21

    1.6.1 液-液相分离17-19

    1.6.2 聚合物的结晶19-20

    1.6.3 聚合物的玻璃化转变20-21

    1.6.4 动力学成膜机理21

    1.7 膜的动电现象21-24

    1.7.1 膜表面双电层论述23

    1.7.2 流动电位基本原理23-24

    1.8 本课题探讨作用与内容24-27

    1.8.1 探讨作用24-25

    1.8.2 实验探讨内容25-27

    第二章 实验部分27-38

    2.1 TIPS法制备PVB中空纤维膜27-31

    2.1.1 实验仪器与药品27-28

    2.1.2 制备装置28

    2.1.3 制备步骤28-30

    2.1.4 制膜条件的确定30-31

    2.2 热力学相分离相图的测定31

    2.2.1 PVB/PEG200混和物样品的制备31

    2.2.2 相图温度的测定策略31

    2.3 PVB中空纤维膜的结构及性能表征31-34

    2.3.1 SEM形貌观察31

    2.3.2 内径与壁厚的测定31

    2.3.3 纯水通量的测定31-32

    2.3.4 截留率的测定32-33

    2.3.5 拉伸强度测试33-34

    2.4 PVB中空纤维膜流动电位的测定34-38

    2.4.1 实验仪器与药品34-35

    2.4.2 实验装置35

    2.4.3 实验内容35-36

    2.4.4 实验数据处理策略36-38

    第三章 TIPS法制备PVB中空纤维膜的探讨38-53

    3.1 PVB/PEG系统的热力学相图38-39

    3.2 实验条件对膜外形尺寸的影响39-40

    3.3 空气距对膜结构和性能的影响40-47

    3.3.1 空气距对膜结构的影响40-44

    3.3.2 空气距对膜水通量的影响44-45

    3.3.3 空气距对膜力学性能的影响45-46

    3.3.4 空气距对膜截留率的影响46-47

    3.4 铸膜液挤出温度对膜结构和性能的影响47-51

    3.4.1 挤出温度对膜结构的影响47-49

    3.4.2 挤出温度对膜水通量的影响49-50

    3.4.3 挤出温度对膜力学性能的影响50

    3.4.4 挤出温度对膜截留率的影响50-51

    3.5 添加剂对膜性能的影响51-52

    3.6 本章小结52-53

    第四章 PVB中空纤维膜动电性能的探讨53-62

    4.1 PVB中空纤维膜切割分子量的确定53-54

    4.2 阳离子对膜动电性能的影响54-57

    4.2.1 透过压差对膜两侧电位差的影响54-55

    4.2.2 阳离子溶液中膜流动电位的探讨55-56

    4.2.3 阳离子溶液中膜zeta电位的探讨56-57

    4.3 阴离子对膜动电现象的影响57-58

    4.4 膜等电点的确定58-59

    4.5 膜对盐溶质的截留情况59-60

    4.6 本章小结60-62

    第五章 结论62-64

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