聚偏氟乙烯耐溶剂纳滤膜的制备及性能研究

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1、分类号：学校代码：10165密级：学号:201511000764硕士学位论文聚偏氟乙烯耐溶剂纳滤膜的制备及性能研究作者姓名：陈小丽学科、专业：高分子化学与物理研究方向：功能高分子导师姓名：陈冬菊副教授2018年6月辽宁师范大学硕士学位论文摘要耐溶剂纳滤（SRNF）过程具有绿色、高效、能耗低且操作简单等特点，在纺织印染、石油化工等领域具有良好的应用前景。开发高性能、低成本的聚合物耐溶剂纳滤膜材料成为当前膜分离领域研究的热点。聚偏氟乙烯（PVDF）具有机械强度高、化学稳定性好、成膜性好等特点，是制备高

2、性能耐溶剂纳滤膜的理想材料之一。本论文选择PVDF作为研究对象，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为交联剂，制备出交联型聚偏氟乙烯耐溶剂纳滤膜，并将其应用到耐溶剂纳滤体系中，提高了膜的分离性能、稳定性及抗污染能力。通过研究膜的交联机理、形貌结构，阐明了膜的结构与其性能之间的构效关系。本论文主要的结论如下：（1）采用浸没沉淀相转化法制备PVDF纳滤膜，通过改变铸膜液中聚合物的浓度（14wt%、17wt%、20wt%、23wt%），对纳滤膜进行结构调控。随着铸膜液中PVDF浓度的增大，膜的皮层变厚，支撑层中孔隙

3、率降低，大孔数目减少，溶质的截留率增大，溶剂的渗透通量降低，膜的选择性提高。（2）为了进一步提高PVDF纳滤膜的分离性能及在溶剂中的稳定性，利用PVDF与PVP进行交联反应。与初始的PVDF纳滤膜相比，交联改性后膜的稳定性大幅度提高，特别是在极性有机溶剂中的稳定性得到提高，染料的截留率明显提高，溶剂的渗透通量降低。采用铸膜液浓度为23wt%所制备的纳滤膜，对玫瑰红在丙酮中的截留率由交联前的32.7%提高到交联后的93.5%。更为重要的是，交联后的膜在四氢呋喃（THF）中稳定性大幅增加，交联后的PV

4、DF纳滤膜对玫瑰红在THF中的截留率超过了95%，表现出很高的分离性能。（3）对交联前后的PVDF纳滤膜进行抗污染性能的研究，本文选用浓度为1mg/mL的牛血清白蛋白（BSA）作为溶质，测试交联前后PVDF纳滤膜分离过程中对纯水的通量恢复率。当铸膜液中PVDF的浓度为23wt%，1mg/mLBSA的截留率从交联前的88.8%增加到交联后的98.8%，表现出很高的选择性。与改性前的PVDF纳滤膜相比，改性后膜的通量恢复率升高，膜的抗污染能力增强，具有良好的发展前景。关键词：耐溶剂纳滤；聚偏氟乙烯；交

5、联改性；抗污染性能-I-辽宁师范大学硕士学位论文PreparationandCharacterizationofSolventResistantNanofiltrationMembraneBasedonPolyvinylideneFluorideAbstractSolventresistantnanafiltration(SRNF)process,whichpossessesadvantagesofhighefficiency,lowenergyconsumptionandsimpleoperat

6、ion,showsverypromisingprospectinmanyfields,likethetextile,paper,pharmaceutical,petrochemistry.Recently,developinghighperformancepolymersolventresistancenanofiltrationmembranewithlowcostbecomesoneofthecentraltopicsinthefieldofmembraneseparation.Polyvin

7、ylidenefluoride(PVDF)asakindofpolymer,whichownsadvantagesofhighmechanicalstrength,strongchemicalstabilityandgoodfilmformingability,isanidealoptionforsolventresistantnanofiltrationmembrane.Inthisstudy,toimprovestabilityandselectivityofPVDFnanofiltratio

8、nmembrane,thePVDFmembranesweremodifiedbysimplecrosslinkingwithpolyvinylpyrrolidone(PVP)andfurtherinvestigatedinSRNFsystem.Aftercrosslinking,theseparationperformance,stabilityandantifoulingperformanceofthemembraneweregreatlyimproved.Therelation