应用于污水处理中的新型中空纤维膜的研制

【摘要】： 本文主要研究了聚氯乙烯／热塑性聚氨酯／N，N—二甲基乙酰胺溶液制膜体系，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的制备；研究了PVC与TPU的相容性；铸膜液的构成、凝胶条件及纺丝工艺条件对共混膜的结构和性能的影响。最后研究了PVC／TPU共混膜的酸碱稳定性，耐压性能和抗冲击性能，预测了在水处理中的发展前景。本文用电子扫描电镜测试PVC／TPU的孔结构及其多孔性，通过测定水通量和牛血清蛋白的透过率来评价其混膜的性能。 实验结果说明，PVC与TPU为部分相容的体系，改变铸膜液温度、PVC和TPU共混比，都可以改变聚合物的相容程度。共混膜的结构和性能主要是由所用的聚合物的结构和性能来决定的。随着铸膜液中聚合物浓度的升高，膜结构变得较为致密，水通量降低，截留升高。添加剂对膜的结构产生较大影响，本文研究添加剂为PEG1000、PEG600、PVP、Tween-80对膜结构性能的影响。相容性好的添加剂使膜的皮层变薄，水通量升高，截留率变化不大。相容性差的添加剂使膜向对称结构发展，网状孔增多，截留率下降。表面活性剂改变聚合物间的相容性，使膜孔结构均匀。铸膜液的温度影响膜液中聚合物的相容性、膜液的粘度及凝胶过程溶剂的交换速率。温度升高，有利于膜的初始凝胶，使膜的不对称性较强。凝胶浴的组成和温度、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，凝胶浴的组成对PVC／TPU共混膜的影响更大些，改变芯液的组成，用乙醇溶液代替水作芯液，中空，纤维膜的内皮层的孔径逐渐增大，随着芯液中乙醇含量的继续增大，膜的内壁孔由圆孔转变为裂纹孔。在芯液中添加溶剂，内指状孔和内皮层逐渐消失，将使中空纤维膜向微孔膜过渡。 最后，本论文研究了PVC／TPU共混膜的酸碱稳定性、耐压性能 及抗冲击性能。结果表明共混膜具有优良的水解稳性，通过共混，赋 予了膜优良的弹性性能和抗冲击、抗压性能，膜具有较高的水通量， 同时具有较低的价格，适宜在污水处理中应用。 【关键词】：聚氯乙烯 聚氨酯 共混 中空纤维膜 凝胶 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】：2004
【分类号】：X703
【目录】：

• 前言12-15
• 第一章 文献综述15-26
• 1.1 分离膜的发展概况15-17
• 1.2 我国分离膜技术的研究开发17-19
• 1.3 聚氯乙烯分离膜的研究现状19-22
• 1.4 聚氯乙烯分离膜共混改性的研究进展22-24
• 1.5 本章小结24-26
• 第二章 湿法制备中空纤维分离膜的形成机理26-31
• 2.1 引言26
• 2.2 相转化过程中的热力学26-28
• 2.3 相分离机制28
• 2.4 膜固化过程28
• 2.5 非对称膜的形成28-30
• 2.5.1 膜表面孔29
• 2.5.2 膜的多孔层结构29-30
• 2.6 湿法中空纤维膜的形成30
• 2.7 本章小结30-31
• 第三章 聚氯乙烯与热塑性聚氨酯相容性的研究31-40
• 3.1 引言31-32
• 3.2 实验部分32-33
• 3.2.1 实验试剂32
• 3.2.2 实验仪器32
• 3.2.3 溶解度参数的测定32
• 3.2.4 粘度的测定32-33
• 3.2.5 玻璃化温度的测定33
• 3.3 结果与讨论33-38
• 3.3.1 溶解度参数33-34
• 3.3.2 共溶剂法34
• 3.3.3 玻璃化转变温度34-36
• 3.3.4 铸膜液粘度36-38
• 3.4 本章小节38-40
• 第四章 铸膜液结构对膜结构与性能的影响40-55
• 4.1 引言40
• 4.2 实验部分40-44
• 4.2.1 实验试剂40
• 4.2.2 实验仪器40-41
• 4.2.3 纺丝液的配制41
• 4.2.4 中空纤维膜的纺制41-42
• 4.2.5 膜的保存42
• 4.2.6 膜性能的测试42-44
• 4.2.6.1 膜的水通量的测定42
• 4.2.6.2 截留率的测定42-43
• 4.2.6.3 膜的含水率的测定43
• 4.2.6.4 膜的孔隙率的测定43
• 4.2.6.5 膜形态结构的测定43
• 4.2.6.6 膜的力学性能测试43-44
• 4.3 结果与讨论44-54
• 4.3.1 不同牌号TPU树脂对共混膜性能的影响44-45
• 4.3.2 铸膜液浓度对膜结构性能的影响45-46
• 4.3.3 共混比对膜结构与性能的影响46-47
• 4.3.4 铸膜液添加剂对膜结构性能的影响47-52
• 4.3.4.1 PEG1000对膜性能的影响48-50
• 4.3.4.2 PEG600对膜性能的影响50
• 4.3.4.3 PVP对共混膜的结构性能的影响50-52
• 4.3.4.4 添加剂Tween-80对膜结构性能的影响52
• 4.3.5 铸膜液温度对膜结构性能的影响52-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 制膜工艺条件对膜结构与性能的影响55-68
• 5.1 引言55
• 5.2 实验部分55-56
• 5.2.1 实验试剂55
• 5.2.2 实验仪器55
• 5.2.3 铸膜液的配制55-56
• 5.2.4 中空纤维膜的制备56
• 5.2.5 膜性能的测试56
• 5.2.5.1 水通量的测定56
• 5.3.5.2 截留率的测定56
• 5.3.5.3 膜的形态结构测定56
• 5.2.6 凝胶值的测定56
• 5.3 结果与讨论56-66
• 5.3.1 聚合物溶解温度的影响56-58
• 5.3.2 凝胶条件对膜性能的影响58-63
• 5.3.2.1 凝胶值的研究58-59
• 5.3.2.2 芯液组成的影响59-61
• 5.3.2.3 凝胶浴温度的影响61-63
• 5.3.2.4 芯液流量的影响63
• 5.3.3 挤出速率63-66
• 5.4 本章小结66-68
• 第六章 PVC／TPU共混膜的稳定性研究68-75
• 6.1 引言68
• 6.2 实验部分68-69
• 6.2.1 实验试剂68
• 6.2.2 实验仪器68-69
• 6.2.3 膜性能的测试69
• 6.2.3.1 膜的力学性能测试69
• 6.2.3.2 其它性能69
• 6.3 结果与讨论69-73
• 6.3.1 PVC／TPU共混膜的抗水解性能69
• 6.3.2 耐压性能69-71
• 6.3.3 抗冲击性能71-72
• 6.3.4 废有机溶剂的回收72-73
• 6.4 本章小结73-75
• 第七章 结论与建议75-79
• 参考文献79-82
• 攻读硕士论文期间发表的学术论文目录82-83
• 致谢83

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