论文题目: 紫外接枝制备亲水性纳滤膜的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 高分化学与物理
作者: 邱长泉
导师: 平郑骅
关键词: 接枝聚合,紫外辐照,纳滤,亲水膜,酚酞基聚芳醚酮
文献来源: 复旦大学
发表年度: 2005
论文摘要: 纳滤膜由于其工作压力低、渗透通量大、分离效率高、操作成本低在水处理和低分子量有机分子的分离中得到广泛的应用,是近年来发展迅速的膜分离技术。随着纳滤在生物、医药等领域中的广泛使用,提高膜的亲水抗污性已成为纳滤膜研究的热点。本文通过对超滤膜进行紫外辐照接枝的方法制备亲水性纳滤膜,创建了一种制备亲水性纳滤膜的新方法。实验系统研究了酚酞基聚醚酮（PEK-C）超滤膜表面的紫外辐照接枝反应,研究了反应条件、单体性质、链转移剂及共聚接枝等对膜的纳滤分离性能的影响,在此基础上探讨了PEK-C的光接枝反应的机理和Donnan效应对纳滤膜性能的影响。 论文首先研究了在光敏剂BP存在下,通过紫外辐照在PEK-C超滤膜表面接枝亲水性单体丙烯酸（AA）和甲基丙烯酸β-羟乙酯（HEMA）单体制备纳滤膜的方法。用FTIR、AFM、表面接触角测定仪和改性膜对无机盐电解质的纳滤截留性能等方法系统研究了接枝反应的条件对亲水性纳滤膜结构和性能的影响。研究表明,AA和HEMA能够在光敏剂存在下,通过紫外接枝聚合的方法在PEK-C膜表面形成接枝层。其接枝率随辐照时间的增加而增加,膜的水接触角也同步下降,表明改性后膜表面的亲水性得到明显改善。对这两种单体改性的膜进行纳滤分离实验发现,尽管在相同接枝条件下,二者的接枝率相近,但膜的分离性能,特别是对电解质离子的截留率有很大的差别。如在光强为1.56 mW/cm2时,用质量浓度均为10%的AA和HEMA溶液接枝90 min,改性膜对Na2SO4的截留率分别为94%和39.5%。这表明,通过在膜表面引入电负性强的单体对提高膜的纳滤分离性能十分有利。 论文也研究了在单体溶液中不加任何光敏剂,用紫外光对PEK-C超滤膜直接辐照接枝丙烯酸单体的反应。结果发现,AA同样能很好地接枝到PEK-C膜上,表明PEK-C具有良好的光敏性。通过增大光强、延长接枝时间和提高单体的浓度,均有利于提高膜表面的接枝率。同样,随着接枝率的提高,水在膜上的接触角变小,膜表面的亲水性提高。通过表面紫外辐照接枝,改性PEK-C膜显示了优良的纳滤分离性能。如当辐射强度为8.7 mW/cm2时,在10%的AA单体溶液辐照5min后,改性膜对Na2SO4的截留率可高达99.6%。根据上述实验结果,论文用扩展的Nernst-Planck方程对接枝改性膜的成膜过程和分离机理进行了讨论,认为在微孔中形成的接枝链与溶液分子的磨擦阻力和静电排斥作用是接枝膜对盐离子呈现截留作用的主要原因。通过控制接枝率和接枝链长,改变膜表面的静电排斥力可有
论文目录:
目录
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 纳滤膜的特点
1.2 纳滤膜分离的原理和模型
1.2.1 非平衡热力学模型
1.2.2 细孔模型
1.2.3 电荷模型
1.3 NF膜常用的聚合物和制备方法
1.3.1.制备NF膜常用的聚合物
1.3.2 纳滤膜的制备方法
1.3.3 制备纳滤膜的一些新方法
1.4 纳滤膜的应用现状
1.4.1 生活和生产用水的软化和净化
1.4.2 废水处理
1.4.3 内滤膜在生物制药方面的应用
1.4.4 NF膜在食品工业中的应用
1.4.5 染料的浓缩和脱盐
1.4.6 纳滤膜生化反应器的耦合
1.5 紫外光化学改性原理及其应用
1.5.1 紫外光接枝聚合原理
1.5.2 紫外改性用于膜分离的研究进展
1.6 本论文选题背景和工作思路
1.7 本论文主要研究内容
参考文献
第二章 紫外光辅助接枝聚合制备亲水性纳滤膜
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 PEK-C超滤膜的制备
2.2.3 接枝膜的制备
2.2.4 接枝膜的表征
2.3.4.1 FTIR分析
2.2.4.2 表面接触角的测量
2.2.4.3 表面原子力分析
2.2.4.5 纳滤膜性能的评价
2.3 结果与讨论
2.3.1 改性PEK-C膜的结构表征
2.3.2 接枝改性膜的纳滤性能
2.4 结论
参考文献
第三章 紫外光直接辐照接枝聚合制备亲水性纳滤膜
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 接枝膜的制备
3.2.3 接枝膜的表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 改性PEK-C膜的结构表征
3.3.2 接枝改性膜的纳滤性能
3.4 结论
参考文献
第四章 接枝单体性质的影响
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 接枝膜的制备
4.2.3 接枝膜的表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 AA改性PEK-C膜的表征
4.3.2 接枝改性膜的纳滤性能
4.4 结论
参考文献
第五章 链转移剂对改性膜纳滤性能的影响
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验试剂
5.2.2 接枝膜的制备
5.2.3 接技膜的表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 AA改性PEK-C膜的表征
5.3.2 接枝改性膜的纳滤性能
5.4 结论
参考文献
第六章 共聚改性对纳滤膜结构与性能的影响
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验试剂
6.2.2 接枝膜的制备
6.2.3 接枝膜的表征
6.2.3.1 FTIR分析
6.2.3.2表面接触角的测量
6.2.3.3 SEM表征
6.3 结果与讨论
6.3.1 改性PEK-C膜的结构表征
6.3.2 接枝改性膜的纳滤性能
6.4 结论
参考文献
第七章 低压亲水性纳滤膜的试制
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 实验试剂
7.2.2 接枝膜的制备
7.2.3 接枝膜的表征
7.2.4 纳滤膜性能的评价
7.3 结果与讨论
7.3.1 改性PEK-C膜的结构表征
7.3.2 接枝改性膜的纳滤性能
7.4 结论
参考文献
结论
Publications
致谢
论文独创性声明
论文使用授权声明
发布时间: 2005-09-19
参考文献
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