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摘 要

PVDF（聚偏氟乙烯）因其本身优良的膜性能、稳定的化学及机械性能等特性被得到广泛使用。但其本身的强疏水性能，在运用过程中，在水通量不足的情况下易使得膜孔堵塞，这在一定程度上制约在生活生产领域的大规模使用。所以，关于PVDF的亲水改性问题备受关注。

目前对超滤膜改性的方式有很多，如：接枝、共混、涂覆等。此次实验采用涂覆的方式对PVDF超滤膜进行亲水改性。首先将PVAc进行醇解，在戊二醛交联剂的作用下，使其附着在膜表面，从而具有亲水性。本实验考察了PVAc浓度以及醇解时间对膜性能的影响，经过各种表征发现，在PVAc浓度为30g/L，醇解时间30min时，改性膜的性能最好。

关键词: 聚偏氟乙烯 醋酸乙烯树脂 醇解 涂覆改性

PVAc in-situ alcoholysis hydrophilic modified PVDF hollow fiber membrane

Abstract

PVDF (polyvinylidene fluoride) is widely used due to its excellent film properties, stable chemical and mechanical properties, and the like. However, its own strong hydrophobic properties, in the process of application, in the case of insufficient water flux easily make the membrane pores clogged, which to a certain extent restricts the large-scale use in the field of life. Therefore, the issue of hydrophilic modification of PVDF has attracted much attention.

There are many ways to modify ultrafiltration membranes such as grafting, blending, and coating. In this experiment, PVDF ultrafiltration membrane was hydrophilically modified by coating. First, the PVAc is subjected to alcoholysis, and it is attached to the surface of the membrane under the effect of a glutaraldehyde cross-linking agent, thereby having hydrophilicity. In addition to examining the effect of PVAc concentration and alcoholysis time on membrane performance, the experiment also characterized the pure water flux and pore size distribution of membrane filaments, and obtained the optimal conditions for modification.

Key Words:Polyvinylidene fluoride（PVDF）; Vinyl acetate resin（PVAc）; Alcoholysis; Coating; Cross- linking；modified

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 膜分离技术对水资源的开发和应用 1

1.1.1 水资源现状 1

1.1.2 膜分离技术对水资源的处理 1

1.2 膜分离技术的应用及存在问题 1

1.2.1 膜分离技术简介 1

1.2.2 超滤膜的应用 2

1.2.3 超滤膜应用过程中存在的问题 2

1.3 PVDF的性质应用及亲水化改性进展 3

1.3.1 辐射接枝改性 3

1.3.2 等离子引发改性 3

1.3.3 表面活性改性 3

1.3.4 表面涂覆改性 4

1.4 PVDF的亲水化改性 4

1.5 研究内容和目的 5

1.5.1 研究内容 5

1.5.2 研究目的 5

第二章 实验内容 6

2.1 实验材料和相关仪器 6

2.1.1 实验材料 6

2.1.2 相关仪器和设备 7

2.2 实验方法 7

2.2.1 PVDF改性膜的制备 7

2.2.2 SEM 7

2.2.3 FTIR 8

2.2.4 静态水接触角 8

2.2.5 孔径分布测定 8

2.2.6 纯水通量测定 8

2.2.7 截留及膜抗污染的表征 9

第三章 结果的讨论分析 11

3.1 红外吸收光谱分析 11

3.2 SEM分析 11

3.3 接触角分析 12

3.4 纯水通量分析 12

3.5 孔径分布分析 13

3.6 膜污染测试 14

3.7 PVAc浓度对改性膜结构的影响 14

3.8 PVAc醇解时间对改性膜性能的影响 15

第四章 结论与展望 16

4.1 结论 16

4.2 展望 16

参考文献 17

致谢 19

第一章 文献综述

1.1 膜分离技术对水资源的开发和应用

1.1.1 目前水资源的现状

中国拥有的淡水总资源量位居世界第四名，前三名依次是巴西、俄罗斯还有加拿大；占据全球百分之六的水资源，约为两万八千亿立方米。然而，中国却是一个人均水资源极为贫乏的国家，仅仅只有2300立方米，还不到世界平均水平的四分之一。不仅如此，在2002年的数据中就淡水的取用量就已经达到了5497亿立方米，对比美国95年的用水数据，超出后者约1.2倍；占据世界约13%的年水资源取用率，是世界上用水量最大的国家。在社会发展的同时，对水的需求也在日益上升，尤其是在生活、工业、农业等方面使水资源的利用程度处于紧张水平。与此同时，水污染的情况也尤为严重，主要体现在工业废水和农业污水。农业污水中的废水没得到及时的处理，其含大量的氮、磷等营养元素进入水体造成水体富营养化，而工业废水的排放量大，成分复杂，有毒性危害环境和人体健康。

1.1.2 膜分离技术对水资源处理的意义

由于自然水体的污染加剧，人们对净水的要求越来越高。据WHO（世界卫生组织）宣布，人体所患疾病与饮水有关即占80%，有关资料显示国外已有因饮水所导致的疾病，如：肝炎、肾结石、皮肤病等。国内据粗略统计有近七亿人口饮用大肠菌超标的水，近五千万人口饮用高氯化物的水等。与此同时，《生活饮用水安全卫生标准》也对净水提出了更高的要求。对于现有的净水工艺，如：臭氧处理、活性炭吸附已满足不了现有所需，因此需要更有力的水处理技术。

随着膜分离技术的兴起与发展，在废水处理方面得到广泛应用。因其能耗低、能有效去除水中含有的天然有机物，减少副产物的DBP（生成势）和水中钙镁离子的硬度等优点备受关注。

1.2 膜技术的相关应用及存在问题

1.2.1 膜分离技术简介

可以理解为对不同粒径的分子进行筛选，在透过滤膜时，将其分离的一种技术，死端和错流是通常采用的过滤技术。膜种根据孔径的大小不同分为微滤、超滤、纳滤等，其中超滤是在目前生活中应用较为广泛的膜种。

1.2.2 超滤膜的应用

目前超滤技术应用于：

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