pvdf超滤膜的制备及其成膜机理研究

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1、Y9口，：_726洳≥：≥～嘧硕士学位论文⑧论文题目里迎E超逮腿数剑釜盈墓盛照扭堡硒塞作者姓名盐．太涟指导教师直丛蛰．院±噬塑挂熬援学科(专业)丝堂王程所在学院越魁生毡堂王翟堂医摘要本文以聚偏氟乙烯(PVDF)为膜材料，根据Flory—Huggins高分子溶液理论和Fick传质定律，建立PVDF相转化成膜的热力学和动力学模型，确定了多元制膜体系的相图和凝胶路径，并与实验结果进行比较。考察了二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基乙酰胺(DMAc)和磷酸三乙酯(TEP)四种溶剂，聚乙

2、烯毗咯烷酮(PVP)、氯化锂(LiCl)、甘油、磷酸和水等添加剂，不同凝胶浴组成和温度，以及预蒸发等因素对PVDF超滤膜结构和性能的影响，探讨了PVDF超滤膜的成膜规律。热力学计算方面，建立了聚合物／溶剂川}溶剂三元体系和聚合物／溶剂／非溶剂／添加剂四元体系的相平衡方程，利用Matlab软件进行数值计算，得到三元和四元体系的双节线和旋节线。动力学计算方面，假设膜的形成过程是溶剂和非溶剂的反方向相互扩散过程，建模过程中考虑了由扩散导致的对流对膜厚度的影响，得出聚合物浓度在膜厚度方向分布的数学表达式

3、，以及界面扩散通量随时间分布、膜厚度随时问变化的数学表达式。理论计算结果与实验结果吻合较好。研究了成膜条件对膜的结构与性能的影响。PVDF浓度的增加会使膜结构更加致密。对不同溶剂而言，用翻ⅥF、DMAc和DMSO作为溶剂时，膜内部易形成指状孔，用TEP作溶剂时，则易形成网络状孔。对不同添加剂而言，LiCl和磷酸作添加剂会使膜表面变致密，PVP易于形成疏松性结构，甘油使膜内孔的连通性好，而水作添加剂时，有利于膜表面孔密度高、孔径均一。对凝胶浴而言，当凝胶浴中加入弱凝胶剂对成膜的影响与对聚膜液进行预

4、蒸发所得到的效果类似，都会使膜形成多孔的表面，同时抑制内部指状孔的生成。另外，凝胶浴温度升高可以抑制结晶现象，并使膜表面孔径和孔密度增加。研究结果表明，当制膜液组成为78％DMAc、17％PVDF和5％甘油，以50。C纯水为凝胶浴时，制得表面致密、截面结构为指状孔，孔连通性较好的超滤膜。在O．tMPa下，水通量为83L／m2／^，对牛血清白蛋白的截留率为92％。关键词：聚偏氟乙烯，超滤膜，热力学模型，动力学模型，成膜机理AbstractInthiswork，poly(vinylidenefluo

5、ride)，whichisakindofsemi—crystallinepolymerwithexcellentphysical—chemicalcharacteristics，wasusedasmembranematerial．BasedonFlory。Huggin’StheoryandFick’Slaw,Multi—componentphasediagramsandcoagulationpathswereobtained．Thecalculationresultswereexaminedwi

6、ththeexperimentalresults．TheeffectsofdifferentmembraneformingconditionsOffthemorphologyandperformanceofthemembraneswereinvestigated．Thesemembraneformingconditionsincludessolvent，additive，compositionandtemperatureofcoagulationbath，andthetimeofpre—evap

7、oration．ThedifferentsolventsincludeDimethyIFormamide(DMF)，DimethylAcetamide(DMAc)，DimethylSulphoxide(DMSO)andTfiethylPhosphate(TEP)．ThedifferentadditivesincludePolyvinylPyrrolidone(PVP)，LithiumChloride(LiCl)，glycerol，phosphoricacidandwater．Themathema

8、ticsmodelsforthermodynamicphasediagramsanddynamicalcoagulationpathswerepresented．Thebi-nodallinesandspin-nodallineswerecalculatedfromthephasebalancesfortemaryandquaternarysystems．BasedonMatlab6．5software，theequationsforthesystemsweresolved，andtheresu