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纳米二氧化钛复合超滤膜的研制问题


文章出处:超滤膜产品作者:北京超滤膜公司发表时间:2013-02-18 16:33:11

  东丽超滤膜工艺是21世纪饮用水处理的优先发展技术之一,超滤膜技术与常规水处理工艺结合使用,可以有效地去除水体中的污染物。我国超滤膜的品种和质量与国际水准相比有一定的差距,而且由于成本问题还未能在水厂推广使用。因此,对超滤膜的研究有着重大的理论和实用价值。 超滤膜的优先研究方向是提高膜的抗污染性能和降低成本。聚偏氟乙烯(PVDF)虽然价格昂贵,但热稳定性和化学稳定性很好。

  纳米材料被公认为重点发展的新型材料之一。选择PVDF和纳米TiO_2作为超滤膜材料,以期研制出抗污染性能较好的水处理用超滤膜。探讨了铸膜液组成及制备条件对膜性能和结构的影响,并采用现代仪器分析手段对膜的表面、截面和内部结构进行了研究和分析。 PVDF超滤膜的固相含量以14%~18%为宜。在前人研究的基础上,着重研究了铸膜液中无机添加剂LiCl的浓度(w(LiCl))较低时对PVDF膜性能和结构的影响。

  在实验条件下,w(PVDF)为16%,w(LiCl)为0.05%时,所得PVDF膜最薄,有最低的水通量(F)和水通量衰减系数(m),以及最高的对牛血清白蛋白(BSA)的截留率(R)。w(LiCl)小于0.05%时, F和m随着w(LiCl)的增加而减小,R则增加。w(LiCl)大于0.05%时,F和m则随着w(LiCl)的增加而增加,R则有所降低。PAN超滤膜有同样的现象,在实验条件下,w(PAN)为18%,w(LiCl)为1%时,所得PAN膜最薄,F值和m值最低,R值最大。 有机添加剂聚乙二醇(PEG)起致孔作用。然而,当w(PEG)为6%时,所得PVDF膜的水通量仅比无添加剂的PVDF膜的水通量增加20%左右。PEG和LiCl的协同作用优于它们单独使用的效果,但是膜的表面粗糙度增加。

  PVDF–TiO_2复合超滤膜表面比PVDF超滤膜表面更致密。在无机和有机添加剂的协同作用下,复合超滤膜的内部结构和传质性能都有所改善。虽然PVDF–TiO_2复合超滤膜的水通量没有明显增加,但截留率得到提高,即膜的抗污染能力增强。仪器分析表明,TiO_2包埋在PVDF膜中,强化了PVDF分子的结晶,小粒径的纳米TiO_2粒子对PVDF膜性能和结构的改善更显著。缺点是,TiO_2纳米粒子在铸膜液中易发生团聚和沉积。



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