PVDF_PVDF-g-PMABSA共混膜的制備及其性能研究

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1、ZSTUZhejiangSci-TechUniversity碩士學(xué)位論文Master’sThesis中文論文題目：PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜的制備及其性能研究英文論文題目：StudyonpreparationandcharacterizationofPVDF/PVDF-g-PMABSAblendmembrane學(xué)科專業(yè)：化學(xué)作者姓名：石星星指導(dǎo)教師：江銀枝副教授朱錦桃副教授完成日期：2018年4月18日浙江理工大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝

2、的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得浙江理工大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽名石ｆ１簽字日期：年以月０日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解浙江理工大學(xué)有權(quán)保留并向國象有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交本論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)浙江理工大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有類數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索和傳播，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文

3、。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書）學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年％月吃日導(dǎo)師簽名：＇簽字日期：年＾月么日摘要膜分離技術(shù)能去除各種水體污染物，其已成為應(yīng)用于廢水處理領(lǐng)域的一種有效方法。聚偏氟乙烯（PVDF）膜具有良好的耐化學(xué)腐蝕性、熱穩(wěn)定性和高機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于超濾和微濾領(lǐng)域。然而，PVDF膜本身較強(qiáng)的疏水性導(dǎo)致其滲透通量低，當(dāng)處理含有有機(jī)物、膠體物質(zhì)和生物物質(zhì)的水溶液時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的膜污染，降低了膜的使用壽命，導(dǎo)致更換成本增加。研究發(fā)現(xiàn)膜親水性的提高能增強(qiáng)其抗污染性能，可以有效阻止污染物吸附、沉積在膜表面。共混改性相

4、對(duì)于化學(xué)接枝或表面涂覆改性,不需要預(yù)處理和復(fù)雜的工藝優(yōu)化，適合工業(yè)化應(yīng)用。共混改性添加劑主要有無機(jī)納米顆粒、親水性聚合物和兩親性聚合物：無機(jī)納米顆粒具有粒度細(xì)、比表面積大以及表面能高的特點(diǎn)，極易在有機(jī)溶劑中發(fā)生團(tuán)聚，難以均勻分散于鑄膜液中；親水性聚合物與疏水PVDF之間相容性較差，在分離膜制備過程中容易流失；兩親性聚合物與PVDF之間有較好的相容性，同時(shí)也提高了PVDF的親水性。因此，我們創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)和合成了一種新型的兩親性共聚物PVDF-g-PMABSA，以其作為改性劑，通過共混法來改善PVDF膜的性能。本文以2-甲基丙烯酰氯和對(duì)氨基苯磺酸原料，通過酰

5、胺化反應(yīng)合成了一種功能性的單體對(duì)-甲基丙烯酰胺基苯磺酸（MABSA）。利用堿化處理地PVDF和MABSA作為反應(yīng)單體，通過自由基聚合反應(yīng)制備了一種新型的兩親性共聚物PVDF-g-PMABSA。通過核磁共振（1HNMR）和紅外光譜（FTIR）技術(shù)對(duì)兩親性共聚物PVDF-g-PMABSA的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析測(cè)試。以PVDF-g-PMABSA作為親水添加劑，采用非溶劑致相轉(zhuǎn)化法（NIPS）制備了PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜。通過ATR-FTIR、X射線光電子能譜（XPS）、掃描電鏡（SEM）、接觸角測(cè)試儀和Zeta電位儀等對(duì)PVDF/PVDF

6、-g-PMABSA共混膜表面化學(xué)結(jié)構(gòu)、元素組成、結(jié)構(gòu)形貌、親水性以及荷電性等進(jìn)行表征分析。通過錯(cuò)流過濾實(shí)驗(yàn)對(duì)膜的滲透、截留以及抗污染性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。將優(yōu)化好的共混膜應(yīng)用于含油廢水的處理，并研究了不同條件下共混膜對(duì)含油廢水的分離效果。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：（1）PVDF-g-PMABSA官能團(tuán)結(jié)果分析：FTIR分析表明，在1664cm-1和1524cm-1處，分別出現(xiàn)C=O和O=C-NH的特征吸收峰；1HNMR分析表明，在δ1.23和7.5ppmI處，分別出現(xiàn)甲基和苯環(huán)的氫質(zhì)子峰。上述結(jié)果說明MABSA被成功聚合接枝到PVDF主鏈上。（2）PVDF/PVDF-g

7、-PMABSA共混膜表面化學(xué)結(jié)構(gòu)、元素組成、表面形貌、親疏水性以及荷電性分析：ATR-FTIR結(jié)果表明，在1654cm-1出現(xiàn)新的特征峰，為C=O的特征吸收峰；XPS結(jié)果表明，在285.8ev和287.4ev處出現(xiàn)新的信號(hào)峰，分別對(duì)應(yīng)的基團(tuán)為C-N和H-N-C=O，說明PVDF-g-PMABSA在膜表面有明顯富集；SEM觀察發(fā)現(xiàn)，共混膜表面出現(xiàn)大量微孔，斷面由指狀大孔和少量海綿狀結(jié)構(gòu)組成；Zeta電位測(cè)定結(jié)果表明，膜表面荷負(fù)電，并且隨著改性劑濃度的增加而逐漸增強(qiáng)，同pH值條件下共混膜表面所荷的電性更負(fù)；接觸角結(jié)果表明，接觸角由原膜（M0）的83.5±1.

8、2°降至共混膜（M3）的67.4±1.5°，共混膜親水性明顯增加。（3）PVDF