用于污水处理的中空纤维膜研制与应用

【摘要】：本文主要研究了聚偏氟乙烯/聚氯乙烯共混制膜体系,并用该体系制备中空纤维膜。论文叙述了相转化法制膜的机理以及中空纤维膜的制备特点;研究了PVDF与PVC的相容性和铸膜液的构成、凝胶条件及纺丝工艺条件对共混膜结构和性能的影响。最后研究了PVDF/PVC中空纤维膜在麻生物脱胶废水处理和生活废水处理中的应用,预测了其在水处理中的发展前景。本文用电子扫描电镜测试PVDF/PVC共混膜的孔结构及其多孔性,通过测定水通量和平均孔径来评价共混膜的性能。 分别通过热力学、共溶剂法、铸膜液粘度法和DSC示差扫描量热法对PVDF/PVC共混体系的共混相容性进行了研究,结果表明PVDF/PVC为部分相容体系,当共混体系中一种聚合物大量存在时,可以形成比较均匀的共混体系,且在PVDF/PVC=7/3时,相容性较好。研究了聚合物共混比、聚合物质量分数、不同溶剂种类、不同添加剂种类对PVDF/PVC共混中空纤维膜的膜性能和膜结构的影响,试验表明:在PVDF/PVDF=7/3、聚合物质量分数为18%、溶剂为DMAC、添加剂为PVP的情况下可以获得通量为430L·m~(-2)h~(-1)、平均孔径为0.29μm的中空纤维膜。同时试验证明用溶剂NMP作溶剂制得的膜性能要优于用DMAC作溶剂时制得的膜。采用不同比例的DMAC和NMP组成的混合溶液作溶剂可以获得超滤至微滤之间不同孔径的中空纤维膜。凝胶浴的浓度和温度、纺丝工艺等都会影响共混体系的相容性并改变膜的结构和性能。与凝胶浴温度相比,凝胶浴的浓度对PVDF/PVC共混膜的影响更大些,增加凝胶浴的浓度会使共混膜结构由非对称结构向对称结构转变。在凝胶浴温度为15～40℃、凝胶浴中溶剂量百分含量为0～40%、芯液浓度为40～70%的条件下可以获得性能优良的中空纤维膜。通过调整3项不同的工艺参数可以获得所需膜结构和膜孔径的中空纤维膜。当干纺程在2～15cm之间变化时,干纺程的增大对膜通量的变化影响不大,但平均孔径却有所减小,增大干纺程有利于提高膜的性能,干纺程以6～10cm为佳。用酸、碱、氧化性试剂浸泡的方法检验了PVDF/PVC共混膜的化学稳定性,共混膜的耐酸性较好,耐碱性和抗氧化性较差。 采用次氯酸钠浸泡的方法对PVDF/PVC共混膜进行后处理对膜性能和膜结 【关键词】：聚偏氟乙烯 聚氯乙烯 共混 中空纤维膜 相容性
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：X703.5
【目录】：

• 第一章 绪论12-24
• 1.1 引言12
• 1.2 膜、膜技术的发展12-14
• 1.3 膜的基本理论14-18
• 1.3.1 膜的定义14-15
• 1.3.2 膜的分类15
• 1.3.3 膜分离基本原理15
• 1.3.4 膜材料和膜制备15-17
• 1.3.4.1 膜材料15-17
• 1.3.4.2 膜的制备工艺17
• 1.3.5 高分子分离膜的应用17-18
• 1.3.6 有机高分子膜的发展趋势18
• 1.4 聚偏氟乙烯膜的研究进展18-20
• 1.5 聚氯乙烯膜的研究进展20-22
• 1.6 本课题的主要内容、目的及意义22-24
• 第二章 PVDF和PVC共混相容性研究24-31
• 2.1 引言24-25
• 2.2 实验部分25-26
• 2.2.1 试验试剂25
• 2.2.2 试验仪器25
• 2.2.3 粘度的测定25
• 2.2.4 玻璃化温度的测定25-26
• 2.3 结果与讨论26-30
• 2.3.1 溶解度参数26
• 2.3.2 共溶剂法26-27
• 2.3.3 铸膜液粘度法27-28
• 2.3.4 玻璃化转变温度28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 中空纤维膜的制作形成机理31-40
• 3.1 引言31
• 3.2 相转化法制膜过程的热力学31-34
• 3.3 相转化法制膜工艺34-35
• 3.4 相转化法膜的形成机理35-36
• 3.5 中空纤维膜的形成机理36-38
• 3.6 膜的形态结构38-39
• 3.7 本章小结39-40
• 第四章 PVDF／PVC中空纤维膜的研制40-64
• 4.1 引言40
• 4.2 实验部分40-43
• 4.2.1 实验试剂40-41
• 4.2.2 实验设备与仪器41
• 4.2.3 PVDF／PVC共混中空纤维膜的制备41
• 4.2.4 膜性能的测试方法41-43
• 4.3 结果与讨论43-58
• 4.3.1 铸膜液组成对膜性能的影响43-52
• 4.3.1.1 聚合物共混配比对膜性能的影响44-46
• 4.3.1.2 聚合物质量分数对膜性能的影响46-48
• 4.3.1.3 不同溶剂对膜性能的影响48-49
• 4.3.1.4 不同添加剂对膜性能的影响49-52
• 4.3.2 凝胶条件对膜性能的影响52-56
• 4.3.2.1 凝胶浴温度对膜性能的影响52-54
• 4.3.2.2 凝胶浴浓度对膜性能的影响54-55
• 4.3.2.3 芯液浓度对膜性能的影响55-56
• 4.3.3 干纺程对膜性能的影响56-58
• 4.4 PVDF／PVC共混膜化学稳定性的研究58-60
• 4.4.1 次氯酸钠溶液对膜性能和结构的影响58-59
• 4.4.2 PVDF／PVC共混膜耐酸、碱、氧化性的研究59-60
• 4.5 PVDF／PVC共混膜抗污染性研究60-62
• 4.6 小结62-64
• 第五章 PVDF／PVC中空纤维膜在污水处理中的应用64-82
• 5.1 PVDF／PVC中空纤维膜在麻生物脱胶废水处理中的应用64-76
• 5.1.1 膜生物反应器简介64-65
• 5.1.2 麻脱胶废水处理技术研究进展65-66
• 5.1.3 试验装置及试验方法66-68
• 5.1.3.1 试验装置66-68
• 5.1.3.2 试验用水水质68
• 5.1.3.3 分析项目及方法68
• 5.1.4 试验结果及讨论68-75
• 5.1.4.1 膜生物反应器对COD的去除效果及分析69-70
• 5.1.4.2 膜生物反应器对NH_3-N的去除效果及分析70-71
• 5.1.4.3 膜污染问题及其清洗方法的研究71-75
• 5.1.5 小结75-76
• 5.2 模拟连续微滤技术在污水处理中的应用76-82
• 5.2.1 连续微滤技术简述76-77
• 5.2.2 实验部分77-78
• 5.2.2.1 实验装置77-78
• 5.2.2.2 实验用水水质78
• 5.2.2.3 分析项目与方法78
• 5.2.3 试验结果及讨论78-81
• 5.2.3.1 纯水通量的测定78-79
• 5.2.3.2 模拟CMF对生活污水二沉池出水的处理79-80
• 5.2.3.3 膜污染及其控制80-81
• 5.2.4 小结81-82
• 第六章 全文总结82-85
• 6.1 主要结论82-83
• 6.2 主要问题和有待改进之处83-85
• 参考文献85-93
• 攻读硕士期间发表的学术论文93-94
• 致谢94

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