聚偏氟乙烯-四氧化三铁超滤膜的研究
聚偏氟乙烯(PVDF)膜有良好的化学稳定性、耐温性等特点，但强疏水性限制了PVDF膜的应用，近年来添加亲水性无机粒子对聚合物膜改性受到了许多关注。以PVDF为基材、用磁性Fe3O4作为无机填料制备有机-无机杂化超滤膜的研究较尚未见报道；若在制膜过程中外加磁场将改变磁性Fe3O4粒子的排列，并可能对膜的结构和性能产生影响，目前相关研究较少。
本文首先采用浸没沉淀相转化法制备PVDF-Fe3O4杂化超滤膜(称为未磁化膜)，通过超滤实验评价膜的通量、截留率、耐污染性、强度等性能，并用扫描电镜(SEM)观察膜的断面结构，研究Fe3O4含量和PVDF浓度对未磁化膜的影响。然后在凝胶浴外使用水平磁场，在其他条件完全相同的情况下制备PVDF-Fe3O4杂化超滤膜(称为磁化膜)，并研究Fe3O4含量和PVDF浓度对磁化膜的影响。最后比较有/无水平磁场下制得的磁化膜与未磁化膜性能与结构的差别，进一步测试磁化膜与未磁化膜的接触角、红外光谱和动态力学实验(DMA)，深入探讨磁场对制备PVDF-Fe3O4杂化超滤膜的影响。
研究结果表明，在无磁场条件下制膜，当Fe3O4含量低于65wt[％]时，膜通量随Fe3O4含量缓慢上升，当Fe3O4含量为65[％]～80[％]之间时，纯水通量迅速上升；随着Fe3O4含量的增加，截留率表现为先缓慢上升，填料量达到65wt[％]后基本稳定；填料含量为70wt[％]～75wt[％]的未磁化膜强度较好；从未磁化膜的断面SEM照片可知，Fe3O4粒子对皮层影响不大，但能使支撑层得到疏松的结构并加强孔之间的贯通性；PVDF浓度为14.6wt[％]，Fe3O4含量为70wt[％]时，未磁化膜综合性能较好。
在有磁场条件下制膜，当Fe3O4含量低于65wt[％]时磁化膜通量上升缓慢，高于65wt[％]后迅速上升；截留率随Fe3O4含量缓慢上升，60wt[％]以后变化不大；Fe3O4含量为65wt[％]～70wt[％]的磁化膜耐压性较好；从磁化膜断面SEM照片可知，磁场改变了Fe3O4粒子的排列，大幅增强了膜多孔亚层中水平方向的贯通性；当Fe3O4含量为70wt[％]时，磁化膜综合性能较好。制备磁化膜的最佳聚合物浓度为14.6wt[％]。
比较有/无磁场下制备的磁化膜与未磁化膜结构和性能的差异可知，磁场能增加膜的纯水通量、降低膜的接触角，但对截留率几乎没有影响。在水平磁场下，改变Fe3O4含量能调整膜的断面结构。由于磁场下Fe3O4含量的不同，引起了膜性能的变化。
超滤膜;聚偏氟乙烯;四氧化三铁;浸没沉淀相转化法;未磁化膜
湖北工业大学
硕士
化学工艺
黄征青
2010
中文
TB383
60
2011-03-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）