改性PVDF催化膜的制备及其表征.pdf

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1、第31卷第2期东北电力大学学报V01．31．No．22011年4月JournalOfNortheastDianliUniversityApr．，2011文章编号：1005-2992(2011)02-0027一o5改性PVDF催化膜的制备及其表征周江红，吴培瑛2，张丽2，曹天静2，杨榕2，张瑛洁2(1．中国铝业中州分公司热电厂，河南焦作454174；2．东北电力大学化学工程学院，吉林吉林132012)摘要：本文通过对PVDF膜进行接枝、磺化和离子交换负载铁，制备了PVDF催化膜，对其制备条件进行优化，对水通量、截留率、亲水性等性能进行了表征。实验结果

2、表明PVDF膜的接枝率随着KOH浓度和碱处理时间的增加，PVDF膜的接枝率先增加后减小；而随着反应温度以及四丁基溴化铵(TB-AB)增加，PVDF膜的接枝率增大；膜的磺化度随反应温度的升高和时间的延长逐渐增大。PVDF催化膜亲水性有了一定的改善，水通量、截留率及强度有所下降，但并没有对其催化性能造成不好的影响。关键词：PVDF膜；催化膜；接枝；磺化；水通量中图分类号：X703文献标识码：AFenton氧化处理技术是近十几年来高级氧化技术研究中最为活跃和引人注目的领域¨J。为防止pH值升高时，出现铁的沉淀问题，以高分子聚合物为载体的多相类Fenton

3、表现出优异的催化性能。目前，国内外研究了稳定铁离子的络合载体包括Nation膜．3J、聚硅氧烷、硅胶J、离子交换树脂等。聚偏氟乙烯(PVDF)作为一种新型氟碳热塑性塑料，具有很好的机械强度、抗紫外线和耐气候老化性、化学稳定性好。在室温下PVDF不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀，耐高温耐辐射J。然而，国内外对PVDF膜的研究多集中对它的亲水性、抗污染、水通量、磁性等性能的改性研究，在水处理中的催化氧化方面的报道较少，且多偏重于TiO／PVDF光催化性能的研究，还有一些文章报道改性的PVDF膜可用作甲醇燃料电池的质子交换膜，但还未见作为催化膜用于多相类

4、Fenton体系的报道。本课题旨在研究对PVDF膜通过接枝、磺化进行改性后，引入亲水性的磺酸基团，磺酸基团恰恰是有效锚固铁离子的基团]，也使得PVDF膜负载铁及其催化HO降解有机污染物成为了可能。本文主要探讨PVDF膜的制备和表征，关于其催化方面的探讨将在另篇文章中报道。1实验材料与方法1．1所用实验材料与仪器实验所用药品PVDF粉末、LiC1、DMAc、硝酸铁、95％乙醇、四丁基溴化铵、氢氧化钾、过氧化苯甲酰、苯乙烯、四氢呋喃、三氯甲烷、1，2一二氯乙烷、浓硫酸等均为分析纯。胃蛋白酶为生化试剂。超滤杯(上海磨速科学仪器有限公司)；SL200A／B

5、动态／静态接触仪(上海梭伦信息科技有限公司)；强度测定仪(自制)。1．2PVDF催化膜的制备(1)PVDF膜的制备：将一定比例的PVDF粉末、LiCI、DMAe于烧瓶中电动搅拌溶解6h，后置于恒温烘箱中静置脱泡。室温下在洁净的玻璃上刮膜，并立即投入凝固浴中，浸泡数天后得PVDF膜；(2)收稿日期：2011—02—20基金项目：国家自然基金(5o978o67)；东北电力大学博士科研启动基金(No．BSJXM-20o9o4)作者简介：周江红(1969一)，女，江苏沛县人，中国铝业中州分公司热电厂高级工程师，从事电厂水处理及给排水专业工作东北电力大学学报

6、第31卷PVDF膜的预处理：将一定面积PVDF膜置于乙醇溶液中置换数小时，再在去离子水中预处理数小时；(3)膜的接枝：将预处理后的膜在碱溶液中反应后，用去离子水清洗至中性，再置于放有苯乙烯／四氢呋喃溶液中，氮气保护下接枝反应，处理后的膜用三氯甲烷清洗数遍得接枝膜；(4)接枝膜先溶胀，再与浓硫酸反应得磺化膜；(5)将磺化膜用水清洗数遍至中性，再浸入Fe(NO)，溶液中，用水清洗至没有铁离子的溶出，即可制得所需的PHV●DC一F●催H化膜。1．3PVDF膜改性过程反应式FC—FH●CH一●HF一—：：一一HHFFe)一占一占lIHHCl1．4实验测定及

7、分析方法接枝率的测定方法：按上述方法制备接枝膜。将接枝膜放人烘箱干燥至恒重，再称量。计算接烯苯乙+一枝率：接枝率=(一‰)／‰×100％式中，‰为接枝前膜的质量，Hg●；mC一。●为H接枝后膜的质量，g。磺化度的测定方法：将磺化膜在50℃下干燥至恒重称量，得m(g)；再将干燥后的膜放人洁净的锥形瓶中，加入30mL1tool·LNaCI溶液，使膜完全浸入溶液中，封好瓶口，浸泡24h；加入5滴酚酞指示剂，用0．025mol·LNaOH溶一液滴定，记录NaOH溶液的用量V(mL)。计算磺化度(mmol·g)：磺化度=0．025×V／m水通量：取一定面积的

8、膜样品在超滤杯中固定，以蒸馏水作为过滤液体，首先将过膜压力(用N：提供压力)调为0．1MPa，压密20min后，记1min