PSF-b-PEG嵌段共聚物相转化法超滤膜的制备毕业论文
2022-04-30 21:29:42
论文总字数：24674字
摘 要
本实验用PSF-b-PEG嵌段共聚物制备超滤膜，从源头上在聚砜的结构里固化了PEG嵌段，希望能够永久性提高通量。实验目的就是通过考察制膜的各种条件，以期能够得到有较大通量和截留率的膜。实验分别考察了不同的铸膜液体系、不同的铸膜液的聚合物含量即PSF-b-PEG的质量分数、向铸膜液中添加不同含量PEG添加剂、不同的混合溶剂、不同的凝固浴组成的选择对PSF-b-PEG膜的形貌表征和红外表征，水通量、BSA溶液截留率、和接触角等性能的影响，同时还考察了不同聚合物含量纯聚砜膜和纯聚砜膜中添加不同含量PEG作为参考对照。
关键词：PSF-b-PEG嵌段共聚物 超滤膜 聚砜膜
Preparation of PSF-b-PEG ultrafiltration membrane with phase inversion method
Abstract
PSF-b-PEG block copolymer used in this experiment has PEG block which is solidified in the polysulfone structure, hoping to permanently improve flux. The aimof experimentsis to examining various conditions, looking to get a greater flux and rejection rate in the process of the formation of the membrane. Experiments were investigated different casting solution, the polymer content of the different casting solution, namely PSF-b-PEG mass fraction of PEG with different content of additives in the casting solution, a mixture of different solvents, selection of different coagulation bath to identify SEM morphology of PSF-b-PEG film and infrared characterization, water flux, BSA solution retention, and properties of the contact angle, experiments also involves thepreparation of different polymer content of pure polysulfone membrane and pure polysulfone membrane with PEG films of different content.
Key Words:PSF-b-PEG block copolymer ultrafiltration membrane polysulfone membrane
目录
摘要 2
Abstract 3
目录 4
第一章 文献综述 5
1.1高分子膜 5
1.1.2高分子膜的分类 5
1.1.3高分子膜的应用和研究现状 6
1.微滤膜（MF） 6
2.超滤膜（UF） 7
3.纳滤膜（NF） 9
4.渗透膜 10
1.2高分子膜的制备方法 10
1.2.1 烧结法 10
1.2.2 界面反应 11
1.2.3 拉伸法 11
1.2.4 径迹蚀刻法 11
1.2.5 相转化法 11
1.3嵌段共聚物 13
1.3.1共聚物 13
1.接枝共聚 13
2.嵌段共聚 14
1.4本课题的研究思路和研究内容 15
1.4.1 研究背景 15
1.4.2 研究内容 15
第二章 实验内容 16
2.1实验方案 16
2.3 实验部分 17
2.3.1 化学试剂和实验仪器 17
2.3.2 不同制膜条件考察 18
2.3.3 表征与测试 18
1.膜形貌的表征 18
2.膜性能的测试 19
3.红外表征 19
4.接触角的测量 19
第三章 结果与讨论 20
3.1膜性质表征 20
3.2制膜溶剂体系的选择 21
3.3不同聚合物含量膜的制备 23
3.4不同含量纯聚砜膜的制备 25
3.5添加不同含量PEG的PSF-b-PEG膜的制备 26
3.6纯聚砜膜添加不同含量PEG膜的制备 29
3.7不同混合溶剂PSF-b-PEG膜的制备 30
3.8凝固浴中添加不同比例乙醇膜的制备 32
结论与展望 34
参考文献 35
致谢 38
文献综述
1.1高分子膜
1.1.1高分子膜的发展历史
远在十八世纪九十年代以前,人们从发现膜现象如动物中的膀胧等生体膜具有渗透作用的时候便开始了对膜的研究和探索。初期最大量的工作是对天然膜和合成膜的选择透过机能的研究。后来,迈耶(Mogor)等人在前人研究的基础上,首先提出了选择透过的基本理论及其化学性质,即为唐南(Donnon)理论,揭示了膜现象之迷。此后,索尔纳等人又提出了双离子电位现象的理论,为膜的进一步研究和发展奠定了基础,由此,作为第一张功能高分子膜—离子交换膜便理所当然地成为最先被开发的一种。不过从开发到广泛应用,几十年来也走过了大体可分为萌芽、活跃、发展和极盛这四个阶段漫长的历程。
1.1.2高分子膜的分类
表1-1高分子膜的分类[1]
分类法 | 膜的名称 | 应用范围 |
从应用出发 | 导电性膜 | 太阳电池、长寿命电池、心脏起搏器 |
光电导性膜 | 电子照明 | |
感光、电、x射线膜 | 照相制板、金属精密加工、集成电路 | |
耐放射线膜 | 原子反应堆用绝缘材料 | |
水溶质透过膜 | 海水淡化、超纯水制备、废水处理理 | |
气体透过膜 | 富氧膜、氢分离、DZ分离、人工肺 | |
离子交换膜 | 食盐电解、铀浓缩、纸浆废液处理理 | |
酵素、微生物用膜 | 氨基酸和糖的制造、传感器器 | |
光化学反映膜 | 水的光分解或氢的制造造 | |
从化学成分出发 | 尼龙膜、天然合成橡胶模、纤维素膜、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯醇、聚丙烯腈膜 | 气体的分离 |
醋酸丁酯纤维素、赛璐粉、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对二甲苯膜 | 有机液体的分离 | |
聚乙炔膜 | 导电材料 | |
从结构因素出发 | 对称膜 | 沿膜的厚度方向结构相同 |
非对称膜 | 沿膜的厚度方向结构不同 |
1.1.3高分子膜的应用和研究现状
高分子膜非常重要的功能就是筛分功能，或者可以称作分离作用。根据高分子膜材料有没有孔道可以将膜分为致密膜[2]和多孔膜[3]。多孔膜是指膜的分离层存在明显的可被观测到的孔道，膜实现分离功能便是在这些孔道的基础上来进行的，膜应用于分离过程中依照孔的大小导致的孔道筛分及膜表面基团带电情况引起的荷电作用来区分和共同作用。致密膜却不能观测到孔道的存在，但不妨碍其用作分离或者其他作用。依照不同膜实际情况可选择不同的模型来说明。
1.微滤膜（MF）
又可以称作为微孔过滤，其分离作用是通过膜分离层的孔道实现的。能够截留住溶液中的砂砾等颗粒，透过溶剂分子有小分子及少量大分子。其有效分离范围为0.1～10μm的粒子[4]，操作静压差为0.01～0.2MPa。鉴于微滤膜的功能，微滤膜可以用于初步水处理，也可用于医药行业中用来除去如血清、血浆蛋白等溶液中的菌体[5]等。目前广泛使用的用于制备微滤膜的有机聚合物有醋酸纤维素（CA）、聚丙烯(PP)[6]、聚碳酸酯(PC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSf)[7]等。
刘多容等研究了利用微滤膜处理油田采出水的应用技术[8]。对比观察了有机高分子微滤膜、无机陶瓷微滤膜和复合微滤膜各自的优缺点、制备方法以及在油田中的应用情况，针对微滤膜在采油污水处理时膜通量下降快，使用周期短等缺点提出了防止膜污染和膜清洗的方法，并对微滤膜的发展以及今后在油田中的应用和进一步发展超薄、均匀、无缺陷的非对称膜皮层技术与工艺。
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