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摘 要

随着膜技术的发展，人们发现有时单一高分子聚合物制成的膜材料往往难以满足要求，需要对聚合物进行改性处理，使所制备膜材料具有优良的性能。

本论文以聚偏氟乙烯（PVDF）为成膜材料，用N,N-二甲基乙酰胺( DMAC)为溶剂，分别添加TiO2、CeO2，用相转化法制备 PVDF共混膜。探讨了聚合物配比、聚合物浓度、溶剂种类对共混膜结构、水通量、拉伸强度等性能影响。通过对不同共混膜的结构、通水量、和拉伸强度比较，确定最佳的添加剂为CeO2，共混体系最佳共混比为PVDF：CeO2=99：1，最适宜聚合物浓度为15%，最佳铸膜液温度为60℃，最佳凝固浴温度为25℃，此时制备出的PVDF膜各方面性能都最佳。

关键字：聚偏氟乙烯(PVDF)； TiO2、CeO2； 共混膜；相转化。

The organic film to explore the blend system

Abstract

With the development of membrane technology, people found that sometimes made of a single polymer membrane materials is often difficult to meet the requirements, need modification on polymer, the preparation of membrane material with excellent performance.

In this paper with poly (vinylidene fluoride) (PVDF) as film forming material, using N, N - dimethyl acetamide (10-channel DMAC) as solvent, adding TiO2 and CeO2, respectively, with reforming process of preparation of PVDF blend membrane. This paper discusses the ratio of polymers, polymer concentration, solvent type on the blend membrane structure, water flux, the tensile strength and other performance impact. Through to the different blend membrane structure, flow capacity, tensile strength and the comparison, to determine the best additive as CeO2, blending system optimum blending ratio of PVDF: CeO2 = 99:1, the optimum polymer concentration was 15%, the best temperature of 60 ℃, casting solution best coagulation bath temperature is 25 ℃, the preparation of PVDF membrane performance all the best.

Key words: poly (vinylidene fluoride) (PVDF); TiO2 and CeO2; Mixed membranes; Phase transformation.

目录

摘要 I

目录 III

第一章 文献综述 1

1.1 膜技术的产生与发展 1

1.2 杂化膜分类 2

1.2.1有机相和无机相间以次价键结合 2

1.2.2有机相和无机相以化学键结合 3

1．3杂化膜制备技术 3

1.3.1杂化膜的常用制备方法 3

1.3.2杂化膜结构和性能的影响因素 4

1.4杂化膜的优越性及应用 5

1.4.1物理化学稳定性 5

1.4.2膜分离性能 5

1.5 PVDF膜的共混改性研究现状 6

1.5.1 无机共混改性 6

1.5.2 有机共混改性 6

1.6 课题的研究意义及主要研究内容 7

第二章 实验部分 8

2.1实验药品 8

2.2实验仪器 8

2.3 共混膜的制备 9

2.4 共混膜的性能测试 9

2.4.1 温度对膜形态结构的影响 9

2.4.2 纯水通量的测试 9

2.4.3 膜的拉伸强度的测试 9

第三章 实验结果与讨论 11

3.1 温度对膜结构的影响 11

3.2 无机金属添加剂对膜性能的影响 12

3.3 聚合物的浓度对共混膜的影响 14

3.4 结论 16

第四章 小结与展望 17

第五章 致谢 18

参考文献 19

第一章 文献综述

有机-无机杂化膜( 简称杂化膜) 是通过共混法、原位复合法、溶胶-凝胶法等实现有机组分与无机组分间良好结合而同时拥有有机膜和无机膜优点的膜材料。

20 世纪 70 年代, Goosens 等^{[ 1, 2]}采用湿法相转化制备了粒子填充的醋酸纤维素( CA) 反渗透膜, 并研究了其分离性能。此后, 无论是用于气体分离( GS) 或渗透蒸发^{[ 3~ 5]}的无孔膜, 还是用于纳滤、超滤或微滤的多孔膜, 许多关于此类杂化膜的研究表明, 在保持传统有机膜韧性好、密度低等优点的前提下, 填充型杂化膜的强度和化学稳定性有了提高^{[ 6]}。然而填充型杂化膜的相间结合力较弱, 如何增强相间的结合力及界面连续性成为关键。

1.1 膜技术的产生与发展

膜在大自然中，特别是在生物体内是广泛存在的，但我们人类对它的认识、利用、模拟直至现在人工合成的历史过程却是漫长而曲折的。膜分离技术的工程应用是从20世纪60年代海水淡化开始的-1960）年洛布和索里拉金教授制成了第一张高通量和高脱盐率的醋酸纤纸素膜，这种膜具有推对称结构，从此使反渗透从实验室走向工业应用。其后各种新型膜陆续问世，1967年美国杜邦公司首先研制出以尼龙-66为膜材料的中空纤维膜组件；1970年又研制出以芳香聚酰胺为膜材料的“Pemiasep B-9”中空纤维膜组件，并获得1971年美国柯克帕特里克化学工程最高奖。从此反渗透技术在美国得到迅猛的发展，随后在世界各地相继应用。其间微滤和超滤技术也得到相应的发展^[1]。

我国膜科学技术的发展是从1958年研究离子交换膜开始的。60年代进入开创阶段。1965年着手反渗透的探索，1967年开始的全国海水淡化会战，大大促进了我国膜科技的发展。70年代进入开发阶段。这时期，电渗析、反渗透、超滤和微滤等各种膜和组器件都相继研究开发出来，80年代跨入了推广应用阶段。80年代又是气体分离和其他新膜开发阶段。随着我国膜科学技术的发展，相应的学术、技术团体也相继成立。她们的成立为规范膜行业的标准、促进膜行业的发展起着举足轻重的作用。半个世纪以来，膜分离完成了从实验室到大规模工业应用的转变，成为一项高效节能的新型分离技术。1925年以来，差不多每十年就有一项新的膜过程在工业上得到应用。

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