辐射接枝法改性聚醚砜超滤膜的研究

摘要................................................................................................................................... I ABSTRACT....................................................................................................................... III 目录................................................................................................................................. I 1 绪论.. (1)

1.1 研究背景 (1)

1.2 研究目的和意义 (1)

1.3膜分离技术概况 (1)

1.4膜分离技术在农业水处理方面的应用 (2)

1.5超滤技术 (3)

1.5.1 超滤技术发展概况 (3)

1.5.2 超滤膜材料 (3)

1.5.3 超滤膜的制备方法与工艺 (4)

1.6 研究内容和创新点 (5)

1.6.1研究内容 (5)

1.6.2创新点 (5)

2 超滤膜性能的影响因素 (7)

2.1 制膜环境的影响 (7)

2.2 非成膜组分（溶剂和添加剂）的影响 (7)

2.3 成膜组分的影响 (7)

2.3.1 聚醚砜材料的影响 (7)

2.3.2共混组分的影响 (8)

2.4 表面改性 (8)

2.4.1磺化反应 (9)

2.4.2辐照接枝改性 (9)

2.4.3 紫外辐照改性 (9)

2.4.4 等离子体改性 (9)

2.4.5 化学接枝聚合法 (10)

2.4.6. 多种改性方法联用 (10)

2.5 膜的维护与保养 (10)

2.6 本章小结 (11)

3 添加剂种类和浓度对聚醚砜超滤膜结构和性能的影响 (13)

3.1前言 (13)

华北水利水电大学硕士学位论文

3.2 实验材料和设备 (13)

3.3 实验内容 (13)

3.3.1旋转粘度的测定 (13)

3.3.2超滤膜的制备 (14)

3.3.3 膜厚度的测定 (14)

3.3.4 膜过滤性能的测试 (15)

3.3.5膜孔隙率的测试 (16)

3.4 实验结果与讨论 (16)

3.4.1旋转粘度的测定 (16)

3.4.2 膜厚度的测定 (19)

3.4.3 膜过滤性能测试 (19)

3.4.4膜孔隙率测试 (21)

3.5 本章小结 (22)

4 辐照条件对聚醚砜超滤膜结构和性能的影响 (25)

4.1前言 (25)

4.2实验材料和设备 (25)

4.3 实验内容 (25)

4.3.1粘均分子量测试 (25)

4.3.2铸膜液旋转粘度测试 (26)

4.3.3膜过滤性能测试 (26)

4.4实验结果与讨论 (26)

4.4.1聚醚砜粘均分子量的测定 (26)

4.4.2铸膜液旋转粘度的测定 (26)

4.4.3膜过滤性能测试 (27)

4.5 本章小结 (29)

5 辐照接枝法制备聚醚砜超滤膜的抗污染性能研究 (31)

5.1前言 (31)

5.2实验材料与设备 (31)

5.3实验内容 (32)

5.3.1辐射接枝改性及接枝率的测定 (32)

5.3.2铸膜液旋转粘度测定 (32)

5.3.3膜过滤性能测试 (32)

5.3.4膜抗污染性能测试 (32)

5.3.5接触角测试 (33)

5.3.6膜孔隙率的测试 (33)

5.3.7扫描电子显微镜实验 (33)

5.4实验结果与讨论 (34)

5.4.1铸膜液旋转粘度测定 (34)

5.4.2膜过滤性能测试 (34)

5.4.3 膜抗污染性能测试 (36)

5.4.4 膜接触角测试 (40)

5.4.5 膜孔隙率测试 (41)

5.4.6 扫描电子显微镜结果分析 (42)

5.5 本章小结 (47)

6结论与展望 (49)

攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文 (51)

致谢 (53)

参考文献 (55)

1 绪论

1.1 研究背景

中国水资源总量丰富，但人均占有量少，仅相当于世界水资源人均占有量的四分之一，是全球水资源紧缺的国家之一。同时，我国用水量巨大，且水资源分布严重不均，甚至存在着“南涝北旱”的现象[1]。缺水已经成为制约我国社会发展的主要因素之一。

面临着水资源短缺问题的同时，我国还存在着水资源污染严重的问题。据统计，我国的大小河流、湖泊以及地下水资源均存在着不同程度的污染状况，不仅破坏了当地的生态环境，同时也对广大人民群众的饮水安全造成了潜在的危害。随着我国的水资源形势越来越严峻，在保护水资源、节约用水的同时，应当同时大力发展水处理技术，实现水的循环利用，保障广大人民群众的用水安全，走可持续发展之路。尤其是农村的饮水安全问题，已经成为国家重点解决的对象。而膜过滤技术作为水处理领域的核心技术之一，在近些年来发展迅速，凭借其自身的优点，不仅有利于解决农业水处理问题，而且广泛地应用到越来越多的领域当中去，具有很大的研究价值和应用前景。

1.2 研究目的和意义

聚醚砜超滤膜当前存在的易污染的问题，已经成为了遏制超滤技术进一步发展的瓶颈，也成为国内外研究人员重点研究的方向。本文借助于中国科学院上海应用物理研究所的平台，尝试用均相溶液辐照接枝法对聚醚砜超滤膜进行改性，接枝上亲水性较强的N-乙烯基吡咯烷酮（NVP），改善膜的亲水性，提高膜的抗污染性能，以便加深对辐射接枝机理以及超滤膜成膜过程的认识，优化配方和成膜工艺，制备出性能更加优良的聚醚砜超滤膜。进而提高聚醚砜超滤膜的使用寿命，降低使用成本，为研发新一代物美价廉的超滤膜提供解决方案。

1.3膜分离技术概况

膜是具有选择性分离功能的材料，通过膜的透过分离性来实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩，是一种物理过程[2]。

膜根据孔径大小可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等，以压力差为动力，分别用于过滤不同的物质。微滤膜孔径为0.1—10um，多用于过滤前期的粗分离；超滤膜孔径为10—100nm，多用于一些大分子或细小胶体物质的分离和提纯；纳滤膜多为荷电膜，介于超滤膜和反渗透膜之间，孔径为1—10nm，可截留一些更小的分子；反渗透膜是现代膜分离技术的重要组成部分，孔径小于1nm，可截留盐离子等所有非溶质组分，仅让水透过膜，多用于超纯水的生产及海水淡化等领域。本文主要研究对象为超滤膜。

膜分离技术是纯物理分离过程，不含有化学反应，清洁无污染，对分离对象和生态