摘要
由于膜分离技术具有分离效率高、结构紧凑、操作简便和能耗低等优点，它在化工、制药和环保行业获得了很大的关注。然而，膜分离技术的广泛使用一直受到膜污染存在的制约。膜污染急剧降低了膜的通量，必须频繁地清洗膜，这缩短了膜的使用寿命，提高了膜分离技术的成本。随着新型膜材料的开发及改性，膜污染的问题可以得到解决，并具有广阔的潜力。聚氯乙烯(PVC)是现代主要的膜材料之一，具有优良的耐酸碱性、价格低廉和过滤性能稳定等优点，但是其成膜性能不是很理想，热稳定性较差，水通量较低，而聚偏二氯乙烯(PVDC)成膜性好，具有良好的机械性能、热稳定性和耐化学性，但是其过滤性能不稳定，所以将PVC与PVDC共混可以使膜兼具两者的优点，是一种性能优于PVC和PVDC的新型膜材料。本文使用非溶剂致相分离法制备PVC/PVDC共混平板膜，考察了不同共混比例、不同质量分数的聚乙二醇(PEG)和纳米SiO2对共混平板膜微观结构以及性能的影响，并在此基础上，研究了多巴胺表面涂覆对PVC/PVDC改性共混膜的表面亲水性和过滤性能的影响。通过研究得到如下结论: (1)PVC/PVDC共混体系为部分相容体系，不同共混比的共混平板膜表面和断面微观结构具有一些差异。随着PVDC质量分数的增加，共混平板膜的纯水通量和孔隙率呈先增大后减小的趋势，而截留率正好相反。综合考虑纯水通量和截留率，得出最佳共混比为4/6,此时纯水通量为212.9 L/(m2·h),对牛血清白蛋白(BSA)的截留率为88.5％。但是共混平板膜的亲水性不佳，耐污染性能较差，污水通量为85.2L/(m2·h)，通量恢复率仅为52.7％。 (2)添加PEG进行亲水改性，随着PEG质量分数的增加，改性共混膜表面孔隙越来越大，指状孔数量增加，亲水性提高，纯水通量和污水通量不断增大，通量恢复率大幅上升，但截留率不断减小。综合考虑改性共混膜各项性能，当PEG质量分数为6％时为最佳，此时孔隙率为83％,纯水通量为336.6L/(m2?h),截留率为81.6％,污水通量为178.4 L/(m2?h),通量恢复率提升到了 85.7％。 (3)添加纳米SiO2进行亲水改性，随着纳米SiO2质量分数的增加，改性共混膜的亲水性不断提高，通量恢复率不断增大，而孔隙率、纯水通量和污水通量均呈现先增加后降低的趋势，截留率正好相反。考虑改性共混膜的综合性能，当纳米SiO2质量分数为3％时为最佳，此时孔隙率为80％,纯水通量为294.7 L/(m2·h),污水通量为141.5 L/(m2·h),截留率为86.7％,恢复通量率达到了 91.8％。 (4)PVC/PVDC改性共混膜经多巴胺涂覆后，亲水性和通量恢复率逐渐提高,截留率不断增加，涂覆2h后开始趋于稳定，而孔隙率随着涂覆时间的增加而降低,同时纯水通量和污水通量呈现先增大后减小的趋势，但是总体上均低于未涂覆的改性共混膜。综合考虑涂覆改性后膜的各项性能，得出最佳涂覆时间为2 h,此时孔隙率为76％,纯水通量为305.1 L/(m2?h),污水通量为161.7 L/(m2·h)，截留率为94％,恢复通量率为89.6％。
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