纤维素改性制备造纸废水回用处理膜及其调控机理的研究

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1、青岛科技大学研究生学位论文纤维素改性制备造纸废水回用处理膜及其调控机理的研究学位论文完成日期：指导教师签字：答辩委员会成员签字：铆二‘像，主途蛊青岛科技大学研究生学位论文0llllllllllllllllllIllllllllllllY2553084纤维素改性制备造纸废水回用处理膜及其调控机理的研究摘要廉价的、可再生的、可生物降解的纤维素类资源是自然界中最为充足的有机原材料，为了改善纤维素的性能和扩大它的应用范围，本论文对纤维素及其衍生物聚合物材料进行了各种物理或化学改性，从而制各能应用于造纸废水处理的分离

2、膜。以LiCI／DMAc体系为反应介质，过硫酸铵作引发剂，进行了纤维素与甲基丙烯酸甲酯的均相接枝共聚，通过重量法研究了均相条件下纤维素接枝甲基丙烯酸甲酯的较佳制备条件。通过考察影响接枝效果的各种因素，最终确定较佳的接枝条件为：反应时间2h，单体与纤维素的质量比是i，1，引发剂与纤维素质量比是6／50，反应温度为80。C。在此接枝条件下，纤维素均相接枝甲基丙烯酸甲酯的接枝率为76％，明显高于非均相条件下的接枝率。FT-／R、SEM和TG—DTA结果表明，甲基丙烯酸甲酯被成功接枝到了纤维素上，而且接枝产物具有非

3、常好的热稳定性。XRD结果表明，均相接枝反应可以发生在纤维素的结晶区内，这有助于提高接枝共聚的反应效率。将接枝改性后的纤维素与聚醚砜共混，采用浸没沉淀相转化法制备了接枝纤维素／聚醚砜共混膜，研究了接枝纤维素／聚醚砜共混比对膜的断裂强度、断裂伸长率和纯水通量的影响，最后对共混膜的形貌结构和热稳定性进行了分析。研究结果表明：接枝纤维素与聚醚砜的最佳共混比为l：16，接枝纤维素引入后使得膜的表面孔洞大大增加，膜内部指状孔径的贯通性明显提高。DSC热分析表明接枝纤维素／聚醚砜体系为部分相容体系。接枝纤维素与PES共

4、混膜属于微滤膜。以LiCl／DMAe体系作为纤维素溶剂对纤维索浆粕进行溶解并通过相转化法制备了纤维素膜，并使用戊二醛对纤维素膜进行表面交联改性，通过研究交联反应时间、交联剂戊二醛浓度和反应温度等条件对纤维素膜力学性能的影响，确定了最佳的交联条件：交联时间为40min，戊二醛质量浓度为5％，交联反应温度为70℃，在该条件下的纤维素膜的断裂强度达1．532MPa。红外光谱(FT-m)分析证实了交联反应的发生。选用无纺布作为支撑底基，N，N。二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂，以聚乙烯吡咯烷酮(PVPK30)为添加剂

5、，采用L—S相转化法制备了高强度的无纺布基CA／PES共混膜，探讨和分析了成膜过程中的各种因素对膜结构性能的影响机理，并对共混膜的力学性能、过滤性能(纯水通量和牛血清蛋白BSA截留率)、熟稳纤维素改性制备造纸废水回用处理膜及其调控机理的研究定性、形貌结构、抗污染性能和共混相容性进行了分析和表征。最终确定CA／PES共混膜的最佳制膜条件为：聚醚砜质量分数18％，醋酸纤维素质量分数3％，添加剂PVPK30的质量分数4％，预蒸发时问为20s，凝胶浴为水，凝胶浴温度为30。C。研究结果表明，CA／PEg共混膜水通量

6、和抗污染性能要高于PES膜，CA／PES共混体系为部分相容体系，CA／PES共混膜在300。C以内具有良好的热稳定性能，无纺布基CA／PES共混膜属于微滤膜。以制备的无纺布基CA／PES共混膜为支撑基膜，间苯二胺(MPD)为水相功能单体，均苯三甲酰氯(TMC)为有机相功能单体，通过界面聚合法制备复合超滤膜。分析了影响复合膜结构和性能的功能单体浓度、界面聚合反应时问、十二烷基硫酸钠(SDS)浓度、水相浸渍时间、三乙胺(TEA)浓度、热处理时间和温度等因素的影响机理。复合超滤膜表面功能分离层的最佳制备条件是：水

7、相溶液中MPD含量为2％，SDS含量为0．1％，TEA含量为2％，水相浸渍时问为30min，有机相溶液中TMC含量为O。1％，界面聚合反应时间为60s，热处理温度和时间为70℃、20min。在此最佳制备条件下，复合超滤膜的水通量为8．54L．ma．h～，BSA截留率为65．37％。SEM、ATR．FTIR和XPS分析确认了表面聚酰胺功能层的存在。实验表明，所制备的复合超滤膜具有一定的抗有机物污染性能，可有效的降低造纸废水中的COD、浊度和TOC。通过在铸膜液中添加各种高分子添加剂，初步制备了无纺布基纤维素复

8、合膜。通过对含不同添加剂的铸膜液粘度和复合膜水通量进行分析，初步确定PEG．800作为无纺布基纤维素复合膜铸膜液的添加剂。通过研究添加剂PEG800含量对无纺布基纤维素复合膜水通量和断裂强度及断裂伸长率的影响，初步确定铸膜液中纤维素／溶剂／PEG．800各组分的最佳质量配比是4／90／6。关键词：纤维素接枝共混界面聚合膜n青岛科技大学研究生学位论文STUDYONPREPARATIoNANDMECHANISMoFM