pvdf抗污染膜的研制及膜技术处理放射性废水的研究

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1、密级:博士学位论文PVDF抗污染膜的研制及膜技术处理放射性废水的研究作者姓名：陈利芳指导教师:陆晓峰研究员中国科学院上海应用物理研究所学位类别:理学博士学科专业:无机化学研究所:中国科学院上海应用物理研究所2015年4月PreparationofPVDFantifoulingmembranesandthestudyofthetreatmentofradioactivewastewaterbymembranesByLifangChenADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciences

2、InpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofInorganicChemistryShanghaiInstituteofAppliedPhysicsChineseAcademyofSciencesApril,2015摘要摘要膜分离技术作为20世纪末至21世纪中期最有发展前途的高新技术之一，已被广泛应用于食品、医药、生物、环保、石化、能源、水处理等领域。由于不同膜材料的特点，在膜分离技术的应用过程中还存在较多问题，膜污染问题是其中之一，由于膜污染限制了膜分离技术在应用领域的进一步发展，因此

3、对膜材料进行改性，改善滤膜的性能对于拓展膜分离技术的应用领域显得尤为重要。本论文采用预辐射接枝改性的方法在聚偏氟乙烯（PVDF）粉体上接枝亲水性单体N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）。考察了反应时间、单体浓度及吸收剂量等因素对接枝率的影响，利用傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、热重分析仪、差示扫描量热分析仪及凝胶渗透色谱仪对接枝前后的PVDF粉体进行表征。同时选取不同接枝率的接枝物粉体，采用相转化法制膜，对膜的接触角、纯水通量及含水率进行了测试。利用扫描电子显微镜观察了膜的表面及断面形貌。通过测定膜在经过牛血清白蛋白溶液污染后的纯水通量恢复率来表征膜的抗

4、污染性。结果表明，由PVDF-g-PVP粉体制备的滤膜的亲水性及抗污染性均优于PVDF膜。选取不同PVP含量的PVDF-g-PVP接枝物粉体和PVDF/PVP共混物粉体，采用相转化法制备微滤膜，比较接枝和共混这两种不同改性方式对膜结构和性能的影响。结果表明，PVDF-g-PVP及PVDF/PVP微滤膜的亲水性随PVP含量的增加而增强，但二者的热稳定性与PVDF膜相比略有降低。由于PVDF-g-PVP及PVDF/PVP膜中PVP组分作用的不同，相同PVP含量的铸膜液在成膜后PVDF/PVP膜中的N含量较低，膜表面孔数较多，纯水通量较高，但亲水性略低。为了得到

5、分离性能更好的滤膜，可以向接枝物粉体的铸膜液中加入一定量的致孔剂（PVP或是PEG），改善膜的结构。在抗污染膜研制的基础上，结合单位工作任务的需要，考察膜技术在放射性废水处理中的应用研究。根据本所TMSR放射性废水中的核素种类，选取锶（Sr2+）作为实验处理对象，采用NF90、NF270及XN45三种聚酰胺复合纳滤膜处理含锶模拟放射性废水。考察了模拟废水初始离子浓度、溶液pH、离子强度和投加络合剂等情况下对Sr2+截留率的影响。结果表明，Sr2+截留率随着初始离子浓度和离子强度的增加而有所降低；pH升高时，截留率在一定pH范围内先降低PVDF抗污染膜的研制

6、及膜技术处理放射性废水的研究后升高，在等电点(pH5)附近达到最小值；在分别以聚丙烯酸和乙二胺四乙酸二钠作为络合剂的情况下，Sr2+的截留率均得到了提高；膜的污染实验表明实验所用的三种膜对含锶模拟放射性废水的抗污染性强。关键词：PVDF-g-PVP；预辐射接枝；抗污染膜；放射性废水；纳滤；Sr2+AbstractAbstractAsoneofthethemostpromisinghigh-techinlate20thcenturytomid21stcentury,membraneseperationtechnologyhasbeenwidelyusedin

7、thefieldoffood,medicine,environmentalprotection,petrochemical,energy,watertreatment,etc.Duetothecharacteristicsofdifferentmembranematerial,therearealotofproblemsintheapplicationprocessofmembraneseparationtechnology,oneofwhichismembranefouling.Membranefoulingrestrictsthedevelopment

8、ofmembraneseparationtechnology.Th