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摘 要

本文主要考察的是多巴胺涂覆PVDF膜以及凝固浴组成对膜性能的影响。采用多巴胺表面涂覆对膜表面进行改性，配置多巴胺溶液、改变凝固浴的组成，优化多巴胺的涂覆条件。本文主要包括以下内容：在表面改性实验中，利用相转化法制备PVDF基膜，将基膜浸渍在多巴胺缓冲液中，研究多巴胺涂覆时间、多巴胺浓度、在凝固浴中加入NMP溶液以及加入多巴胺对PVDF超滤膜性能的影响。分别制备了涂覆不同时间PVDF改性膜、涂覆不同多巴胺浓度的改性膜、在NMP溶液中成膜以及在多巴胺溶液中成膜的改性膜，探索最优的涂覆条件来提高PVDF膜的亲水性。实验结果表明，最优的涂覆条件为多巴胺浓度为2 g / L ，涂覆时间为24小时。在最优涂覆条件下，改性膜的纯水通量是纯PVDF膜的477.7 % 。在不同凝固浴中成膜中，多巴胺浓度是2 g / L时是最优的凝固浴组成，改性膜的纯水通量是纯PVDF膜的436.86 % 。

关键词：PVDF膜改性多巴胺表面涂覆

Effect of coagulation bath composition on PVDF membrane

Abstract

This article inspected the impact on membrane performance dopamine coated PVDF membrane and coagulation bath composition. Dopamine is coated on the membrane surface using the surface modification, the configuration of dopamine solution, change the composition of the coagulation bath, the optimization of coating conditions of dopamine. This article includes the following: In the surface modification experiment, phase inversion prepared PVDF-based film, the base film was immersed in buffer dopamine, dopamine coating time, the concentration of dopamine, added NMP solution in the coagulation bath and added dopamine on PVDF ultrafiltration membrane performance. Were prepared at different times PVDF modified membrane coating, the coating of different concentrations of dopamine modified membrane, film-forming solution in NMP and modified membrane dopamine solution, a film exploring the optimal conditions to improve PVDF coating hydrophilic membrane. The experimental results showed that the optimal conditions for the coating dopamine concentration 2 g / L, the coating time was 24 hours. Under the optimal coating conditions, pure water flux modified membrane is 477.7% pure PVDF membrane. In different coagulation bath deposition, the dopamine concentration of 2 g / L is optimal when the coagulation bath composition, pure water flux modified membrane is 436.86% pure PVDF membrane.

Key words:PVDF membrane Modified Dopamine Surface coating

目录

摘要 I

Abstract II

第一章文献综述 1

1.1 课题背景 1

1.1.1 膜分离技术 1

1.1.2 超滤简介 1

1.1.3 膜材料 2

1.1.4聚偏二氟乙烯(PVDF)膜概述 2

1.1.5 PVDF膜表面涂覆改性法简介 2

1.1.6 多巴胺概述 3

1.2.1研究目的 4

1.2.2研究内容 5

第二章实验部分 6

2.1实验原料及仪器设备 6

2.2 多巴胺涂覆改性膜的制备 7

2.2.1实验原理 7

2.2.2 实验方法 8

2.3不同凝固浴组成改性膜的制备 9

2.3.1 凝固浴中加入NMP溶液 9

2.3.1 凝固浴中加入多巴胺 9

2.4表征 9

第三章结果与讨论 12

3.1多巴胺改性PVDF膜的表征结果 12

3.2 多巴胺涂覆PVDF膜的表征结果 12

3.2.1 不同多巴胺涂覆浓度的表征结果 12

3.2.2不同多巴胺涂覆时间的表征结果 15

3.3 不同凝固浴中成膜的表征结果 17

3.3.1在凝固浴中加NMP溶液的表征结果 17

3.3.2在凝固浴中加多巴胺溶液的表征结果 20

3.4 膜测试的讨论结果 21

3.4.1 PVDF膜结果讨论 21

3.4.2 不同涂覆条件下改性膜结果讨论 21

3.4.3不同凝固浴组成改性膜结果讨论 21

第四章结论 23

4.1结论 23

4.2建议 23

参考文献 24

致谢 26

第一章文献综述

1.1 课题背景

1.1.1 膜分离技术

膜分离技术是指在化学位差（浓度差）和外力下，利用膜的选择渗透作用, 将目标物质料液中进行分离、分级、纯化和富集。相比于其他传统的分离方法如蒸馏、萃取、离子交换等，膜分离技术具有工艺过程简单、选择性较好、能耗低、高效、无相位变化、可在常温下连续操作、可专一配膜等优点，除此之外膜分离过程最适用于热敏性物质的分离和浓缩。因此膜分离技术在化工、食品加工、环境治理、医药、生物化学技术等领域发挥着关键性作用。研究者认为膜分离技术将在21世纪饰演着战略性的角色^[1-3]。

1.1.2 超滤简介

1748年，施密特提出了超滤的观点。1896年，马丁制备出第一张人工超滤膜。在20世纪60年代，现代超滤技术真正的开始正是由于“分子量级”观点的提出，70年代到80年代超滤则经过了一个高速发展的时代，90年代以后超滤技术才开始逐渐走向成熟^[4]。

超滤分离是一种利用压力差来进行简单物理筛分的分离过程，根据膜的孔径大小来达到溶液分离和提纯的目的。在全球情况下已迫切需要具有更好的防污性能，更高稳定性以及较高的水通量的超滤（UF）膜，因为UF膜在水处理中被广泛应用来面对应对水下危机。聚偏二氟乙烯（PVDF）是最有前途的UF膜材料，工业应用中有着优异的性能，如高的机械强度，良好的热稳定性和耐化学性。然而，PVDF的强疏水性导致了膜的水通量比较低，使PVDF膜处理含水溶液中的天然有机物时很容易被污染。因此，PVDF超滤膜想要得到广泛的应用，必须克服上述缺点^[5]。

1.1.3 膜材料

膜的分离性能完全是由膜材料的化学性质决定的，这就要求膜材料必须具有良好的成膜性、化学稳定性、耐酸碱性、耐氧化性等特点，这样才有可能作为膜材料应用于膜的改性。膜材料可分为有机高分子材料和无机材料两大类。有机高分子材料主要包括纤维素类、聚砜类、聚酰胺类、聚烯烃类。无机材料则主要包括陶瓷、金属、硅酸盐、分子筛及炭素等^[6-7]。

1.1.4聚偏二氟乙烯(PVDF)膜概述

聚偏二氟乙烯膜具有高的机械强度，良好的化学稳定性和热稳定性的特点，是目前备受研究者广泛关注的聚合物膜材料。PVDF是一种半透明或白色的颗粒，有着排列紧密的分子链，拥有较强的氢键，氧指数为46%，不燃，结晶度65%~78%，密度为1.17~1.79 g/cm³。PVDF不仅在有机溶剂、酸碱性条件有着很强的稳定性，而且还具有很好的耐磨性和抗冲击性。正是因为PVDF具有优异的性能和可加工性，可满足于不同的加工需求，这为PVDF膜的制备和应用提供了极为有利的条件^[8]。

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