毕业论文

打赏
当前位置: 毕业论文 > 化学论文 >

Ag/GOPVDF膜的孔结构调节研究(3)

时间:2025-06-02 10:19来源:99858
但是由于PVDF分子表面能较低,疏水性较强,因此以它为原料制得的PVDF膜在使用过程中容易受到外界物质的污染[7-8],这些膜容易带来阻力逐渐增大,水通

但是由于PVDF分子表面能较低,疏水性较强,因此以它为原料制得的PVDF膜在使用过程中容易受到外界物质的污染[7-8],这些膜容易带来阻力逐渐增大,水通量逐渐下降等问题,这些问题限制了PVDF膜在实际应用中的推广和提升。

1.2.1 PVDF膜材料

在膜分离领域上,膜材料的膜结构和化学性质对膜的分离起着至关重要的作用。其中分离膜的制备是膜技术领域上最重要的部分。不同的有机膜和无机膜材料的性质是不同的,因此膜材料的选择也成为膜分离过程中最基本的一部分。半结晶型的聚合物-聚偏氟乙烯(简称PVDF),在众多的高分子膜材料中,由于其自身具有较强的耐腐蚀、耐高温和耐辐射等特性,使其拥有优异的介电性能、良好的化学稳定性、良好的生物相容性、韧性强,强度高,易于成膜等特点,是适合复杂水环境处理的首选材料。强疏水性的特点和低表面能已经使PVDF膜成功地应用于非水系统,如气体净化的分离,膜蒸馏,有机溶剂的精制等分离上。然而,这些PVDF膜的特性也会导致膜的污染,破坏膜的性能和减少膜的寿命。所以,要通过深入透彻的理解膜污染原理、成膜机理以及膜改性方法,制备各种性能强的改性膜,这是目前扩展PVDF膜应用研究的着手点。

1.2.2 PVDF膜的成膜过程

常见的膜制备方法主要是相转化法(非溶剂致相分离法、热致相分离法、浸没沉淀法等)、烧结法、拉伸法和辐照法等等,其中,相转化法在各种膜的制备中被广泛的应用。具体而言,相转化法就是调配一定组成和浓度的均相聚合物溶液,使溶液通过溶剂和非溶剂的物理方法进行质量交换,改变溶液的热力学状态,从而使其从均相的状态发生聚合物溶液相分离,从而转换成大分子三维网络凝胶结构,最终凝固成膜。聚合物、非溶剂和溶剂是溶液在相转化法制膜的过程中必备的三种材料,其中非溶剂与溶剂这两种材料在相互之间的扩散和交换,是在制膜的全过程中发挥着至关重要的作用。制膜的过程可分为 

以下两个阶段:

(1) 第一阶段:相分离过程。将铸膜液浸泡在凝固浴液之后,非溶剂和溶剂之间通过液膜/凝固浴界面相互之间扩散,此时铸膜液将成为不稳定的热力学体系的状态,然后引起铸膜液发生液-液分离。膜制备系统在这一阶段的传质动力学和热力学性质是影响膜孔结构的关键性步骤。相转化法制膜可分为四种类型,分别是:①热诱导相转化法;②溶剂蒸发相转化法;③浸没沉淀相转化法;④气相沉淀相转化法。目前,大多数薄膜都是采用浸没式沉淀相转化法而制备得到的。将聚合物溶液涂覆在适当的支架上,然后浸泡在非溶剂凝固浴中,因为非溶剂和溶剂的交换会导致聚合物凝固成膜。大多数聚合物都可以使用相转化法制备,但它们首先必须溶解在某一溶剂中,或者某一溶剂混合物中才能用相转化法制备。因此通过此法制得的膜基本上可以分为两种形态:中空纤维膜和平板膜。

(2) 第二阶段:相转化过程。经液-液相分离后,在成膜体系中进一步进行非溶剂-溶剂的交换,发生了孔缩、相间流动和聚合物富相等过程,最终固化成膜。这一阶段被称之为凝胶动力学过程,它对最终聚合物形态和结构有很大的影响,但它不是形成孔隙的主要因素。根据相分离系统的速度,液-液相分相也可分为瞬时相分离、延迟相分离两种类型,瞬时相分离是指:铸膜液浸没在凝固浴后会立即分相固化成膜,倾向于形成多孔层膜,如超滤膜和微滤膜等多孔膜的制备等。延迟相分离是指:铸膜液浸没于凝固浴一段时间后,会分相形成皮层相对致密的膜,可用于制备致密膜,如气体分离膜和全蒸发膜等。结晶性聚合物的成膜过程是由液-固相分离和液-液相分离相互竞争的结晶过程,其分相过程可分为:①液-液相分离首先发生,然后产生结晶,在瞬时相分离过程中,会形成具有致密的较薄的皮层,以及柱状、指状大孔和海绵状结构的非对称膜;②液-固相分离首先发生,然后发生液-液相分离,无法形成致密的皮层,海绵状结构不显著,球晶致密重叠的截面及膜表面的延迟相分离过程;③液-液相分离和液-固相分离过程同时发生,在表面形成较大的球形颗粒,在截面形成均匀的多孔海绵状结构的延迟相分离过程。 Ag/GOPVDF膜的孔结构调节研究(3):http://www.chuibin.com/huaxue/lunwen_205590.html

------分隔线----------------------------
推荐内容