聚偏氟乙烯-低維碳納米材料雜化分離膜的構(gòu)建及其結(jié)構(gòu)性質(zhì)研究.pdf

1、聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)是制備分離膜的高分子材料之一，具有力學(xué)性能優(yōu)良、熱穩(wěn)定性優(yōu)異、耐化學(xué)腐蝕和耐輻射等優(yōu)點。由于其具有極強的疏水性，在進行水相分離時，很容易造成膜污染。因此，對PVDF分離膜進行親水改性是該領(lǐng)域的重要研究方向之一。目前采用無機粒子雜化改性PVDF分離膜的方法，因其操作簡單、成本低、改性徹底，已成為PVDF膜改性的主要方向。具有高比表面積的多壁碳納米管(multi-wall

2、ed carbon nanotubes，MWCNTs)和氧化石墨烯(graphene oxide，GO)作為新興的碳納米材料，其表面豐富的含氧官能團為PVDF分離膜的親水改性提供了有利的條件。
　　 本論文首先采用混酸氧化的方法制備了表面含有豐富親水性官能團的氧化MWCNTs;并通過改進的Hummers法制備出氧化石墨，經(jīng)超聲剝離后冷凍干燥制得GO。然后，將MWCNTs、氧化MWCNTs和GO作為改性劑對PVDF膜進行改性，采用

3、浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化的方法制備了PVDF/低維碳納米材料雜化膜，并從PVDF膜的親水改性出發(fā)，主要開展了以下兩個方面的研究:1)制備MWCNTs和氧化MWCNTs分別改性的PVDF雜化膜，研究碳納米材料表面的含氧官能團對PVDF分離膜的影響;2)制備PVDF/GO雜化膜，對比研究了不同維度的氧化MWCNTs與GO對PVDF雜化膜結(jié)構(gòu)性能的影響。
　　 研究結(jié)果表明，隨著氧化MWCNTs含量(0～2％)在鑄膜液中的增加，雜化膜的親水性增

4、強，水通量被提高。當(dāng)氧化MWCNTs的含量為1％時，膜的接觸角由75.8°(純的PVDF膜)降到54.7°，水通量也較純膜提高了11倍，而氧化MWCNTs的含量達到2％后，膜的親水性和水通量不再有明顯的提高。氧化MWCNTs含量為0.5％時，雜化膜的截留率提高了22.2％。綜合考慮，含量為1％的氧化碳納米管改性的PVDF雜化膜的性能較好。對比研究氧化MWCNTs和MWCNTs添加含量均為1％的PVDF雜化膜，結(jié)果表明在添加相同含量的MW