聚砜膜的制备及在印染废水中的应用

时间:2017-02-22 00:38 作者: 点击:次

本文以聚砜(PSf)为膜材料、二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂、高分子聚乙二醇(PEG)为添加剂,纯水为凝固液,通过不同含量的聚砜(15wt%、18wt%、20wt%)、不同分子量的聚乙二醇(400、600、800)和不同聚乙二醇含量得到不同制膜液组成,并由浸入沉淀相转化法制备不同制膜液组成的超滤膜。对不同组成和温度条件下制膜液的粘度、膜的厚度和膜的力学性能等物理性能进行了测试与研究。用自制超滤膜装置测定了膜的纯水通量和截留率,用扫描电境观察膜的表面形态和断面结构,研究了各影响因素对膜结构性能的影响,从而得到本研究范围内最优制膜工艺,并对相转化成膜机理进行了分析。结果表明:随着聚砜含量的增大,膜厚度、断裂强度增大;膜的通量逐渐减少而截留率逐渐增大;膜表面结构孔隙率减少,孔径稍变小,而断面结构由指状结构向海绵状过渡。不同分子量的聚乙二醇作为添加剂所成膜的性能结构有所不同,同时聚乙二醇的含量也对膜的性能结构有着重要影响,分子量和含量增大,膜的纯水通量增大,但降低了膜的截留性能;两者对膜的结构的影响作用类似,膜的表面孔径和孔隙率都有增大,断面结构大孔指状孔明显减少,逐渐变为海绵状孔。采用交试验分析,得到本实验研究范围内最优聚砜膜的制备条件:聚砜含量18%,聚乙二醇分子量600为添加剂且含量为10%。同时,凝固液温度和压力增加也使膜的通量提高。为进一步提高聚砜超滤膜的亲水性能,提高其抗污染性,对实验制备的聚砜膜进行了改性。在不影响膜本身性能的条件下,不加任何光敏剂,以450ml/L乙醇溶液为改性剂,直接对膜表面进行紫外光辐照,从而改变聚砜膜的表面结构。主要考察了辐照时间对聚砜膜的性能结构的影响,研究了膜辐照前后断裂强度的变化,通过表面接触角测定仪、红外分析仪(FTIR)、扫描电境(SEM)、改性膜的纯水通量和截留性能等方法来表征膜辐照前后的结构性能变化。研究表明:聚砜膜断裂强度经辐照后强度变小;在乙醇溶液中紫外辐照后,开始纯水通量提高而截留率降低,但降低幅度不大,时间增加到一定时通量又降低,截留率变化也不大;表面接触角随辐照时间的增长而减小,表明改性后膜表面的亲水性得到明显改善;通过FTIR分析证实在聚砜膜表面产生了新的官能团;SEM实验证实反应只发生在聚砜膜的表面而非膜内部。聚砜膜经光化学改性取得了很好的效果。经过上述工艺制备的聚砜超滤膜,用于印染废水的处理,以自配印染废水和自制超滤装置为实验基础。考察了膜辐照前后的渗透通量,研究了在不同压力下超滤膜去除废水中的COD、浊度、色度的性能。实验结果表明:渗透通量随运行时间而逐渐变小,但经改性的膜通量减少幅度稍小;不同压力下的渗透通量也不同,压力增大膜的渗透通量也增大,通过运行性能的比较,选择0.04MPa为工作压力;超滤膜对COD的去除率为62%以上,对浊度的去除率94%,对色度的去除率为84%以上。并建立了本装置下聚砜超滤膜处理污水的凝胶层模型。超滤膜的凝胶化方程:△P/(u.J_W)=0.18063×10~(12)V+11.0436×10~(12)。本研究为聚砜膜最终成膜工艺优化和膜性能的改进及提高提供参考依据,为聚砜膜在工业废水中的应用提供参考。
聚砜 超滤膜 相转化 聚乙二醇 紫外辐照 表面改性 印染废水 COD
摘要5-8
ABSTRACT8-14
第一章 绪论14-30
1.1 引言14
1.2 聚砜膜的研究现状14-21
1.2.1 聚砜类膜材料的介绍14-16
1.2.2 制膜方法16-18
1.2.3 浸入沉淀相转化法制膜18
1.2.4 影响膜结构性能的因素18-19
1.2.5 聚砜类膜和膜材的改性19-20
1.2.6 聚砜类膜的应用20-21
1.3 超滤膜的性质21-24
1.3.1 超滤定义22
1.3.2 超滤的分离理论22-23
1.3.3 超滤膜常用结构形态23-24
1.3.4 膜的污染24
1.4 印染废水及处理技术现状24-26
1.4.1 印染废水分析24-25
1.4.2 膜技术在处理印染废水中的应用25-26
1.5 本论文研究意义、内容及方法26-30