聚偏氟乙烯-四氧化三铁超滤膜的研究

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1、湖北工业大学硕士学位论文聚偏氟乙烯-四氧化三铁超滤膜的研究姓名：郑凤申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：黄征青20100301湖北工业大学硕士学位论文摘要聚偏氟乙烯（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

2、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

3、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70w

4、t%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

5、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。关键词：聚偏氟乙烯；四氧化三铁；超滤；有机-无机；磁场I湖北工业大学硕士学位论文AbstractPolyvinylidenefluoride(PVDF)withexcellentchemicalstabilityandappropriatetemeperaturetoleranceetc.hasextensivelybeenappliedtomak

6、eultrafiltration(UF)membranenotverylongago.However,PVDFwasdiscouragedforlowsurfacetension.Inordertoovercomethisdisadvantage,PVDFcouldbereplacedbyblendinginorganicandorganicmaterials.Flat-sheetPVDF-Fe3O4hybridmembranespreparedbysubstratematerialofPVDFandi

7、norganicfillerofFe3O4bywetphaseinversionhasnotbeenreporteduntilnow.What’smore,Fe3O4wasakindofhydrophyticparticleaswellasmagnetic.BringinginmagneticfieldcouldchangetheformofFe3O4andinfluencethemembraneprobably,which.wasseldomstudied.Thispaperfirstdiscusse

8、dwiththeeffectoftwoprocessingvariablesonthefinalpropertiesandstructuresofultrafiltration(UF)membranesby,suchasfillercontentandPVDFconcentration.Themembraneswerecharacterizedbyultrafiltrationexperiments.Then,thesamethinghad