论文总字数：22868字

摘 要

现如今，地球的生态环境越来越差，保护环境的工作也原来越严峻，特别是对淡水资源的保护。有些地方连人们饮水都非常困难，而且有的地方以前水资源是非常丰富的，但是现在却因为水资源被污染导致饮水都成困难，所以我们必须对水资源进行处理，让被污染了的水可以作为生活用水使用。膜分离技术是一种新型高效的分离、浓缩技术，因其在使用时对环境无污染而且占地使用面积小、过滤性能高，近几十年来在工业领域和科研实践中已经得到了广泛的应用。随着膜分离技术在各技术领域内的发展及应用，对所用膜的结构及性能也就有了更高的要求。通常我们通过控制料液，芯液（温度，挤出速率）、凝固浴（温度，组成）、各段牵引速度（凝固槽，三棍，漂洗槽，绕丝轮）、空气隙环境：空气隙的高度，气氛（温湿度，气体组成，膜面流速）等来控制膜的孔径和性能。然后通过测试孔径分布、抗污染能力、纯水通量、泡点压力、电镜图来对膜的性能进行表征。

关键词：PVDF中空纤维膜 空气隙 凝固浴

Abstract

Today, the Earth's ecological environment is getting worse, environmental protection work has turned more serious, especially for the protection of freshwater resources.Some local people even drinking water are very difficult, and in some places before the water is very rich, but now because of water pollution caused by drinking water have become difficult, so we have to deal with water resources, so that contaminated water. It can be used as domestic water.Membrane separation technology is a new and efficient separation, concentration techniques, because when using covers environmental pollution and the use of small size, high filtration performance, in recent decades in the field of industrial and research practice has been widely application.With the development of membrane separation technology and its application in various technical fields, the structure and properties of the film and we will have higher requirements.We usually by controlling the feed solution, the core liquid (temperature, extrusion rate), coagulation bath (temperature, composition), paragraphs traction speed (coagulating bath, three sticks, rinse tank, around the wire wheel), the air-gap environment: air gap the height of the atmosphere (temperature, humidity, gas composition, flow rate of the membrane surface) and the like to control the pore size and properties of the film.Then test pore size distribution, anti-pollution, pure water flux, bubble point pressure, electron micrographs to characterize the performance of the membrane.

Keywords: PVDF hollow fiber membrane air gap coagulation bath

目录

摘要 I

Abstract II

第一章文献综述 1

1.1膜分离技术介绍 1

1.2 PVDF中空纤维膜 1

1.2.1 PVDF膜材料的特性 1

1.2.2 PVDF中空纤维超滤膜的特点 1

1.3中空纤维膜制备方法 2

1.3.1溶液纺丝法 2

1.3.2溶液纺丝拉伸法 3

1.3.3热致相分离法 3

1.4制膜工艺中影响膜表面孔径的因素 4

1.4.1空气隙条件 4

1.4.2凝固浴条件 6

第二章 实验部分 8

2.1实验原料 8

2.2实验仪器 8

2.3铸膜液粘度测定 9

2.4中空纤维膜的制备 10

2.5表征部分 11

2.5.1纯水通量 11

2.5.2孔径分布 12

2.5.3 SEM 13

2.5.4泡点压力测试 13

2.5.5 膜污染的表征 14

第三章 结果与讨论 15

3.1铸膜液温度对表面孔径的影响 15

3.2空气隙对孔径的影响 18

3.2.1空气相对湿度对孔径的影响 18

3.2.2空气隙高度对孔径的影响 19

3.3凝固浴条件对膜的结构和性能的影响 22

3.3.1凝固浴浓度对孔径的影响 22

3.3.2凝固浴温度对孔径的影响 23

第四章 结论 26

参考文献 27

致谢 30

第一章文献综述

1.1膜分离技术介绍

在水处理范畴，膜分离的应用非常普遍，膜分离是借助膜的选择透过性作用，对混合物溶质和溶剂进行分离和分级，然后提纯和富集的方法，膜分离可比传统的方法耗能低、过程简单、经济性好而且效率高^[1]。

1.2 PVDF中空纤维膜

1.2.1 PVDF膜材料的特性

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种结晶性聚合物, 玻璃化温度-39 ℃, 结晶熔点约170℃， 热分解温度在316 ℃以上, 机械性能优良, 具有良好的耐冲击性、耐磨性、耐候性和化学稳定性，在室温下聚偏氟乙烯(PVDF)不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀, 对脂肪烃、芳香烃、醇和醛等有机溶剂很稳定, 在盐酸、硝酸、硫酸和稀、浓(40 %)碱液中以及高达100 ℃温度下, 其性能基本不变, 并且耐γ射线、紫外线辐射，是一种性能优良的膜材料，被广泛地应用于膜分离过程中。以其制成的PVDF中空纤维膜,是现代膜技术应用中一种重要的膜形式,已经成功地应用于化工、电子、纺织、食品、生化等领域。

1.2.2 PVDF中空纤维超滤膜的特点

中空纤维膜在分离膜里面现目前是分离效率最高的，它具有许多优点，比如在很小的空间里可以装填很多，比表面积大，它还具有非常强的内支撑结构和抗高压能力强等特点。所以中空纤维膜在水处理的领域里被普遍运用。当然，中空纤维膜也具有一些缺点。因为它内部是多孔结构，虽然增加了它的通量，但是也不可避免的降低了它的力学性能，还有增加了循环使用中的清洗难度等。我们首先要面对的问题是对制模材料的选取，从最近几年国内外专家的研究来看，聚砜类材料如聚醚砜和改性聚醚砜，聚偏氟乙烯，聚丙烯，壳聚糖等成为了主要选择^[2]。但是像PVDF中空纤维膜在用相转化法制备时，受到许多条件的影响，导致分离效率很低^[3]。

因此，制备出孔径大小均一可调，具有稳定分离皮层并且耐污染的PVDF中空纤维膜是一个亟待研究解决的问题。最常见的中空纤维制膜方法是干-湿相转化法，其制膜的工艺条件整合了蒸汽诱导相分离（VIPS）和非溶剂诱导相分离（NIPS）两类成膜过程。主要考察影响孔径的因素有：空气隙环境（温度，湿度和气体流速）和凝固浴条件（浓度和温度）^[4-7]。

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