超疏水改性聚偏氟乙烯中空纖維膜方法研究.pdf

1、聚偏氟乙烯(PVDF)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗污染性能，被廣泛的應(yīng)用于膜分離過程中。在膜蒸餾過程中，良好的物理化學(xué)性能使PVDF成為理想的材料。但是膜蒸餾過程對(duì)材料的疏水性要求極高，PVDF由于其疏水性有限，在膜蒸餾過程的應(yīng)用受到制約。
　　本文結(jié)合刻蝕法和超濾涂覆法對(duì)聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜表面進(jìn)行疏水化處理，并通過直接接觸膜蒸餾(DCMD)過程探究了膜性能的變化。首先采用不同比例的DMAc和無水乙醇配制刻蝕劑，對(duì)PVD

2、F粒子進(jìn)行刻蝕?？涛g目的是使微米級(jí)PVDF粒子光滑的表面粗糙化，出現(xiàn)更小尺寸的粗糙結(jié)構(gòu)，有助于粒子在膜表面構(gòu)建出類荷花結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明在25℃下，刻蝕時(shí)間為60 min時(shí)，最佳刻蝕劑溶解度參數(shù)為25.60(J/cm3)1/2，可得到刻蝕效果最佳的PVDF粒子。
　　用超濾涂覆的方式，使PVDF刻蝕粒子沉積在中空纖維膜外表面形成涂覆層，構(gòu)筑微納米粗糙結(jié)構(gòu)，制備超疏水表面。通過調(diào)節(jié)分散液的溶解度參數(shù)，使粒子和基膜發(fā)生溶脹，溶脹的粒子與基

3、膜發(fā)生粘接，可提高粒子涂覆層的牢固性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在最佳分散液溶解度參數(shù)為25.87(J/cm3)1/2，在此分散液中進(jìn)行超濾不會(huì)使基膜發(fā)生溶解，并且得到的改性膜涂覆層牢固性明顯提高。粒子最佳涂覆量為18 g/m2，改性膜表面接觸角可達(dá)163.8。，達(dá)到超疏水，同時(shí)不會(huì)堵塞膜孔。粒子涂覆法使PVDF中空纖維膜外表面出現(xiàn)超疏水粒子涂覆層，通過SEM觀察到膜表面的涂覆層呈現(xiàn)類荷花狀，具有微納米多層次的粗糙結(jié)構(gòu)。
　　在DCMD測(cè)試中，SD

4、BS溶液需要先潤濕粒子涂覆層才能與PVDF基膜接觸并使其潤濕。粒子涂覆層增加了SDBS溶液潤濕PVDF中空纖維膜的路徑，延長(zhǎng)了潤濕時(shí)間，間接提供了一定的潤濕深度，延長(zhǎng)了膜的抗親水化時(shí)間，同時(shí)使膜的臨界潤濕深度增大。DCMD過程中熱側(cè)料液在中空纖維膜外表面蒸發(fā)，蒸汽透過中空纖維膜在冷側(cè)冷凝，因此產(chǎn)生通量。刻蝕粒子在膜表面構(gòu)建出的微納米結(jié)構(gòu)可為DCMD提供更大的蒸發(fā)面積，所以通量更高。改性膜的貫通潤濕時(shí)間由40 min提高到180 min，