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在膜材料确定的前提下,膜的性能取决于膜结构,由于非对称膜具有比较致密的表皮层及高孔隙率的断面结构,这样的膜结构有利于同时提高膜的选择性、渗透性及抗污染性,这些优点是对称型分离膜所不具备的。理想的膜材料是一种具有高分离精度的皮层、贯通的树枝状亚层并且具有整体非对称性结构的高通量膜材料,基于上述的膜结构设计,过滤阻力仅局限于较薄的分离皮层,膜亚层与支撑层高度的贯通,其过滤阻力可以忽略不计。 本文采用溶剂相转化法制备具有高孔隙率、低PVDF浓度整体非对称性膜结构,对聚合物原料以及添加剂的选型、聚合物浓度、凝固浴的温度和组成、添加剂含量等影响膜结构及性能的因素进行了系统的研究。实验通过对成膜效果的一系列表征手段,得出各条件因素与最终成膜结构以及过滤性能的之间的关系,并通过综合利用之间的关系,合理调控膜结构,制备出理想结构和性能的超滤膜材料。 在聚合物原料及添加剂选型中我们发现使用型号为6010的PVDF材料和PVPk90搭配时能制备出厚度较大,机械性能较好的膜,PVPk90是大分子量的亲水性聚合物,在铸膜液中能显著增加液膜的黏度,降低液膜在凝固浴中的扩散速率,有利于致密皮层的生成,同时大分子量PVPk90成膜后留在膜内,不易流失,能有效改善膜表面的亲水性,降低膜材料的收缩率。实验中对铸膜液配方的探索,得出在PVDF=13%,PVP=7%时制得的膜结构性能优良,拥有多孔支撑层和海绵状结构亚层,亚层中孔道互传贯通,孔道直径为1~2μm,致密皮层孔径均一,平均孔径0.2μm,膜厚度126.8μm,膜收缩率为1.6%,机械拉伸率达到99.5%,膜表面接触角为13.4°,通量达到1543LMH,将制成平板膜过滤腐殖酸原液,在原水浊度为15.4NTU时,产水浊度为0.3NTU,浊度去除率达到98.05%。另外,通过对制膜工艺中凝固浴条件的摸索发现,当凝固浴温度为60℃,凝固浴组成为50%DMAC时制备出的膜收缩率最小且过滤性能最优良。