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我国水资源不足、分布不均的严峻形势引起了国家对于水资源保护和高效利用的高度重视。膜分离技术是解决水资源问题的有效途径,其中膜材料的研发是其主要课题之一。聚氯乙烯(PVC)价廉易得、性能优良,是一种非常有前景的膜材料,但其亲水性和成膜性较差:利用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)与之共混,可有效改善上述问题。本论文采用干-湿相转化法制备PVC/PVB中空纤维膜,并考察其抗污染性能。
通过三维溶解度参数法预测、动态力学分析(DMA)、粘度法和扫描电镜法表征可知:PVC/PVB共混物为部分相容体系,最佳共混比为8:2。考察了三种不同型号的PVB、添加剂聚乙二醇(PEG)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP),五种小分子醇、三种表面活性剂及纳米Al2O3在铸膜液中含量的不同对共混膜性能的影响。结果表明:PVB共混改性可有效改善膜的性能,在不同型号的PVB中PVB-60T对膜亲水性和分离性能改善最为显著;当PEG和PVP含量分别为5%和1%时,PVC/PVB共混膜分离性能较佳;1%丙三醇对膜性能的调节作用最佳;表面活性剂可同时起到增溶剂和亲水剂的作用,1%吐温-20使体系稳定性和分离性能更佳;1%纳米Al2O3对改善铸膜液成膜性、膜的分离性能和强度有重要作用。
考察了外凝固浴、芯液、卷绕速度、入水距离等纺丝参数对中空纤维膜性能的影响。结果表明:通过外凝固浴和芯液中添加剂及含量的改变,可以控制中空纤维膜的皮层结构;通过芯液流速和卷绕速度的改变,可以控制内径和壁厚;通过入水距离的改变,控制水通量和截留率。因此通过控制纺丝参数,可制备性能不同的PVC/PVB中空纤维膜。
考察了PVC/PVB中空纤维膜的抗污染性能。结果表明共混改性制备的PVC/PVB中空纤维膜具有良好的抗污染性能:其对污染物的吸附作用明显减弱,膜的通量下降速率和阻力增大系数明显降低。纯水清洗后,膜的通量恢复率提高至71.7%,有利于膜的重复使用。