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聚偏氟乙烯(PVDF)具有良好的化学稳定性和抗污染性能,被广泛的应用于膜分离过程中。但由于PVDF材料本身疏水性能有限,使其在膜蒸馏过程中容易产生膜亲水渗透等问题。
本文提出了一种新的多孔膜表面疏水化处理方法:通过超滤操作,使分散液中聚偏氟乙烯(PVDF)颗粒沉积在PVDF中空纤维膜表面,然后进行干燥处理,利用PVDF材料特有的本体粘附效应,得到表面疏水化改性的PVDF膜。通过超声处理改性后的PVDF膜,验证了表面疏水层与基膜的结合稳定性。初步优化了涂覆工艺条件。通过实验得出:
(1)预洗基膜的酒精浓度越高对PVDF中空纤维超滤膜内亲水物质清洗越彻底,越有利于粘附牢固度的提高。当酒精浓度为80v%时,其效果接近纯酒精作为分散剂的效果。酒精浓度低于80v%时,涂层与基膜粘接牢固度下降明显。
(2)考察了基膜预洗时间对涂层粘接牢固度的影响。实验结果表明,预洗基膜时间达120min时,粘接牢固度达到最佳效果,继续延长基膜预洗时间,粘接牢固度效果不再增强。
(3)对涂覆后的膜丝干燥处理,在一定干燥处理时间范围内,干燥时间越长,涂层粘接牢固度越强。通过实验表明,干燥处理时间达60min时,粘接牢固度达最佳效果。继续延长干燥处理时间效果增强不明显。
(4)涂覆液PVDF固含量会直接影响涂层的均匀度和厚度,进而对膜丝各项性能产生影响,分别考察其对膜丝内表面接触角、透水压力、透气系数、纯水通量的影响。通过实验对涂覆后膜丝各项性能的综合分析确定PVDF固含量为0.099wt%。超滤涂覆压力也会影响涂层的均匀度和厚度,同理可以确定超滤涂覆适宜的压力为0.050MPa。
(5)涂层达到均匀涂覆膜表面效果需要一定的时间,考察达到该效果的最短超滤涂覆时间。通过实验表明,超滤涂覆时间达30min后,达到所需效果。
(6)优化条件下超滤涂覆后,膜内表面接触角从83°±3°提高至144°±3°;涂覆后的膜经超声处理60min,膜内表面接触角仍高达124°±1°;涂覆后膜蒸馏抗亲水化时间从180min提高至380min。