EVOH和EVOH/PVDF改性膜的制备及抗污染性能研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:guokm01
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随着人口的增加,工业化进程的加速,水污染情况越来越严重,常采用膜分离技术对污水进行处理,但膜分离技术在水处理中的膜孔堵塞及膜表面形成泥饼层等膜污染问题成为制约膜分离技术进一步发展的关键因素。研究者通过对膜进行亲水改性的手段来延缓膜污染问题,但该方法经常发生链段不稳定、基团脱落等问题使得膜失去功能性。因此本研究采用亲水性材料共混改性制备膜元件,在保证机械强度的同时考察抗污染性能。乙烯乙烯醇(EVOH)同时具有亲水性基团和疏水性基团得到广泛应用,本研究采用浸没相转换法制备亲水性EVOH膜,通过单因素试验考察影响膜的分离性能和机械性能的主要因素。最终确定了制备亲水性EVOH膜的最优工况为EVOH浓度为20%,磁力搅拌时间为8h,铸膜液温度为60℃,凝固浴温度为室温(15℃20℃)。通过对膜进行扫描电镜表面形貌、XRD、水接触角及最大孔径的检测,检测结果显示EVOH膜的具备高亲水性能。EVOH亲水膜机械性能较差,机械强度为80N,断裂伸长率为15.47%,故对膜进行PVDF共混改性以提高其机械强度。通过单因素试验,考察制膜过程中影响膜的分离性能和机械性能的主要因素。最终确定了EVOH/PVDF质量分数总量为20%,且M(EVOH):M(PVDF)共混比为8:1,搅拌时间为15h,铸膜液温度60℃,凝固浴温度为室温(15℃20℃)条件为制备亲水性EVOH/PVDF共混膜的最优工况。该工况下所得膜的机械强度为113N,断裂伸长率为9.72%,大幅提高膜的机械性能。为考察膜的抗污染性能,对膜进行了典型污染物牛血清蛋白(BSA)、多糖(SA)、腐殖酸(HA)膜吸附试验,膜通量恢复率试验以及序批式膜生物反应器(MSBR)小试试验。试验结果表明,膜污染主要由膜孔堵塞、膜表面形成泥饼层及膜的压实等因素造成的,物理清洗只能洗掉表面污染物,化学清洗、超声清洗可洗掉膜孔污染物,膜通量恢复率可达90%以上。通过MSBR小试试验,两种膜在MSBR反应器中对浊度均有97%以上的截留作用,在使用周期上EVOH膜达40d,共混膜可达45d,有更高的抗污染效果。
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