聚氯乙烯和聚丙烯腈纳米纤维复合超滤膜的制备及性能研究

来源 :厦门大学 厦门大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:green_wong
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
目前,商业超滤膜主要由相转化法制备,通常存在膜阻力大、通量低、污染现象严重等问题。本文着眼于降低膜阻力和提高膜通量,提出一种高分子纳米纤维复合膜的制备方法。它以冷冻-萃取技术由高分子极稀溶液制备高分子纳米纤维溶液,随后在微滤基膜上制备纳米纤维分离层,组成高通量的超滤膜。本文以聚氯乙烯(PVC)和聚丙烯腈(PAN)两种高分子膜材料为例研究高分子纳米纤维的形成原理及制备工艺,超滤膜的制备工艺、结构、分离性能及其构-效关系。主要研究内容如下:  (1) PVC纳米纤维及其复合超滤膜的制备与性能研究。考察了溶剂、温度和PVC浓度对PVC纳米纤维形成和结构的影响,测试了复合膜的超滤性能和吸附性能,探究了复合膜的结构与分离性能间的关系。实验结果表明:溶剂是影响PVC纳米纤维形成的主要影响因素,通过选择溶剂可获得直径为45 nm的PVC纳米纤维。制备的纳米纤维分散在乙醇溶液中,经过滤技术可在微滤基膜上形成厚度均一的纳孔分离层,组成PVC纳米纤维复合膜。分离层的厚度和孔隙率均随纳米纤维溶液体积增加而线性增大,前者在360~1055nm范围内可控、后者高达63%。较之商业超滤膜,制备的PVC纳米纤维复合膜呈现高的渗透性,其水通量高达6.61×103 L m-2 h-1 bar-1,且对Ferritin具有较好的截留效果。此外,该膜可快速、高效的吸附染料亚甲基蓝(MB),其吸附容量可达76 mg g-1。  (2)PAN纳米纤维及其复合超滤膜的制备与性能研究。基于PVC纳米纤维的实验结果,系统考察了三种溶剂对PAN纳米纤维及其复合膜的形成、结构和性能的影响规律。实验结果表明:三种溶剂可制备结构差异较大的PAN纳米纤维溶液,其巾DMSO为溶剂可获得珠链状的PAN纳米纤维;三种溶剂制备的纳米纤维溶液均可在微滤基膜上制备厚度低至100nm、孔径约10nm的分离层,组成高性能PAN纳米纤维复合膜,其分离层的厚度可经纳米纤维溶液的过滤体积精确调控。这些PAN纳米纤维复合膜具有好的渗透性,其纯水通量可达2.07×103 L m-2 h-1 bar-1,且对5nm金纳米粒子和Ferritin具有优异的截留效率。例如,厚度为301nm的复合膜的截留孔径小于5 nm,对5nm Au和Ferritin截留率分别为98%和99%。  (3)为了进一步降低PAN纳米纤维复合膜的截留孔径,在PAN分离层的基础上再沉积了一层交联Ferritin超薄层,构成高通量复合膜。重点考察了Ferritin超薄层厚度对复合膜结构和性能的影响,测试了复合膜的分离性能并探究了其构-效关系。实验结果表明:PAN纳米纤维/Ferritin复合膜具有较好的渗透性,纯水通量可达512 Lm-2 h-1 bar-1。和PAN纳米纤维膜相比,该复合膜对DY具有良好的截留性能,最高可达68%。  综上所述,本文开发一种简单的高分子纳米纤维溶液的制备方法,成功制备了PVC和PAN纳米纤维;并以这些纳米纤维为材料制备了PVC纳米纤维、PAN纳米纤维和PAN纳米纤维/Ferritin三种高渗透性复合超滤膜。这些膜具有通量高、污染低、过滤阻力小等优点,在超滤、吸附分离等过程具有良好的应用前景。
其他文献
近年来,有机电致发光二极管(OLED)受到人们的广泛关注,通过对OLED的大量研究,在器件性能方面已经取得了重大进步。有机发光材料是OLED的核心,直接影响到器件的效率和寿命等综合性能,是当前研究的重点和热点之一。但传统发光材料会出现聚集荧光淬灭,影响其在器件中的使用效果。2001年,唐本忠研究小组发现聚集诱导(AIE)发光现象,在固态下具有高发光效率,这恰好解决了传统发光材料的聚集荧光淬灭现象,
表面增强拉曼光谱(surface enhanced Raman spectroscopy,SERS)因具有单分子水平的高灵敏度,指纹图谱的高能量分辨率,衍射极限的空间分辨率和水环境友好等特点,在表面科学、分析科
  核桃树体高大,密植栽培存在严重遮阴.本研究旨在了解不同遮阴程度对核桃叶片生理指标产生的影响,以期为核桃修剪模式及合理密植等提供理论依据.以树龄7~8年的早熟核桃品种
在现代医学领域,疾病的预防与诊断方法的研究对人体健康至关重要。传统的临床诊断通常依赖化学和生化手段,操作过程复杂且耗时;有时由于所需程序繁杂以及不可避免的人为错误,使
科学技术的迅速发展、电子仪器和设备的小型化、航天技术和现代军事设备的发展,对电池性能提出了更高的要求.从综合性能的角度上看,锂离子电池是目前最具有发展和应用前景的
  近几年薄壳山核桃[Carya illinoensis(Wangenh.)K.Koch]备受关注.薄壳山核桃原产美国密西西比河流域,中国引种栽植已有100多年,以果用栽培为主,但在果实发育方面的研究较少,
量子点敏化太阳电池(QDSSC)具有光吸收性能好、带隙可调控、成本低、理论光电转化效率高等优点,在光伏电池领域表现出良好的应用前景。其中,三元CuInS2(CIS)胶体量子点、有机金
  研究波尼薄壳山核桃果实发育过程,明确其营养物质变化规律及营养物质间的相关性,为促进波尼果实品质提高,提供理论依据。以南京地区种植的薄壳山核桃品种波尼(Pawnee)为试材
本文主要研究在水热条件下,围绕着铀酰离子为中心离子合成功能性铀酰配位聚合物,旨在进一步发现并研究铀酰配位聚合物结构的多样性,并从功能的角度出发,探索它们的性质及应用。通
本文针对室温固化体系的固化物一般较脆,耐热性能、力学性能差等缺点,设计合成了一种新型固化剂,研究其固化反应特性及性能,并研究其与混合胺复配制成室温固化剂固化环氧E-51体系