PVDF中空纖維膜低溫等離子體改性及性能研究.pdf

1、隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，水資源問(wèn)題已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可忽視的問(wèn)題之一，政府對(duì)水問(wèn)題的關(guān)注也越來(lái)越多。在水處理中，膜技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛，隨著我國(guó)凈水及污水處理標(biāo)準(zhǔn)的不斷升高，膜技術(shù)已經(jīng)從工業(yè)水處理行業(yè)逐漸轉(zhuǎn)移至凈水及市政污水領(lǐng)域。作為膜技術(shù)中的核心部分，膜在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些缺陷，比如易污染、不易清洗、經(jīng)濟(jì)成本、運(yùn)行費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用高等問(wèn)題。本研究課題就針對(duì)膜在應(yīng)用時(shí)的以上缺點(diǎn)，對(duì)聚偏氟乙烯膜(PVDF)中空纖維膜進(jìn)行了低溫等離子

2、體改性，以提高膜的性能和抗污染能力。
　　本課題中，對(duì)PVDF中空纖維膜進(jìn)行了四種不同的低溫等離子體方法改性，分別是僅等離子體處理、混合等離子體化學(xué)沉積、等離子體液相接枝和丙烯酸等離子體化學(xué)沉積。比較了膜改性前后膜面膜孔的Zeta電位、力學(xué)性能、紅外譜圖和表面形態(tài)，研究了改性膜和原膜的清水通量及通量對(duì)溫度、pH值和鹽響應(yīng)性的不同。最后，在自制的凹凸棒懸濁液中和MBR反應(yīng)器中，比較了改性膜和未改性膜在實(shí)際應(yīng)用中的抗污染能力。具體結(jié)論

3、如下:
　　(1)經(jīng)過(guò)低溫等離子體改性后，PVDF中空纖維膜膜孔膜面的Zeta電位有了明顯增加。經(jīng)過(guò)僅等離子體處理、混合等離子體化學(xué)沉積、等離子體液相接枝和丙烯酸等離子體化學(xué)沉積四種方法處理后，膜孔的Zeta電位分別增加了234.65％、287.40％、201.18％和175.20％，膜面的Zeta電位分別增加了1005.77％、1030.00％、1001.92％和340.38％。改性后，膜受拉力時(shí)抵抗破壞的能力基本沒(méi)變，但是膜的

4、塑性降低，剛度增大。觀察原膜和改性膜的電鏡圖片，原膜表面較為光滑，膜孔分布均勻，清晰可見(jiàn)，改性膜表面具有較大凹凸起伏，改性后膜表面基本看不到膜孔，局部能夠看到聚合沉積所形成的簇團(tuán)。
　　(2)低溫等離子體改性后，膜通量增加了2％～15％，原膜及改性膜通量都隨溫度的升高而增大，改性膜通量的增加率低于原膜，但隨著溫度的增加，差值逐漸減小。膜通量對(duì)pH值的響應(yīng)性表明，丙烯酸等離子體化學(xué)沉積法和混合等離子體化學(xué)沉積改性法改性后的膜在酸性和

5、堿性溶液中有更大的通量響應(yīng)值，說(shuō)明這兩種改性膜都具有較強(qiáng)的酸性官能團(tuán)，且后者的電離度更大，而僅氮等離子體處理和等離子體液相接枝改性的膜對(duì)酸性條件的通量響應(yīng)大于堿性條件;PVDF等離子體改性膜對(duì)不同電解質(zhì)溶液和不同濃度的通量響應(yīng)較為復(fù)雜，究其原因主要有吸附—滲透作用造成膜孔徑減小通量下降，還有電解質(zhì)離子對(duì)接枝聚合高分子鏈的電性屏蔽中和作用造成的膜孔徑增大通量增加，流動(dòng)電位造成的反離子逆向遷移引起的電粘滯作用。
　　(3)在膜分離過(guò)程