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聚偏氟乙烯(PVDF)是一种半结晶聚合物,具有良好的热稳定性、化学稳定性、机械性能,以及易加工性能,而广泛应用于膜的制备过程中。但是由于PVDF膜表面能低,疏水性强,尤其是在应用于油水分离、蛋白质分离过程中,容易产生吸附污染,限制了其在水基体系的应用。对PVDF膜的有效亲水改性成为研究PVDF膜的热点课题。本文以水为凝固浴,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,通过浸没沉淀法制备PVDF膜,考察了PVDF浓度和添加剂浓度的变化对膜性能的影响,一步法合成端羟基聚氨酯,并用于亲水改性PVDF膜,应用络合-超滤耦合技术处理铅离子的工艺。 研究结果表明,在PVDF多孔膜的制备过程中,随着PVDF浓度增加,使得膜的水通量下降,截留率增加,孔隙率降低,平均孔径降低,湿膜厚度增加;添加剂PVP含量增加,膜的水通量增加,截留率下降,孔隙率增加,平均孔径增大,湿膜厚度先增大后减小。当PVDF浓度为16%,PVP浓度2%,膜的综合性能最好。 通过一步法合成了端羟基的聚氨酯,不经纯化直接用于同PVDF共混,制备亲水改性PVDF微孔膜,在浸没相分离过程中,聚乙二醇400和异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)合成的添加剂没有从膜本体分离析出,一起进入到膜本体中。经过改性后的膜,纯水通量由22.9L·m-2·h-1增加到96.66L·m-2·h-1,提高3.22倍,截留率由93.1%提高到98.11%,表面接触角由90.12°降低到63.33°,改性后的PVDF亲水性有明显改善。PU1改性后的PVDF膜纯水通量几乎没有衰减,PU2改性后的PVDF膜,纯水通量只有少许衰减,但是膜的机械性能降低。另外PU1的改性效果优于PU2的。 利用膜的分离性能,以及海藻酸钠对金属离子的络合能力,设计了络合超滤耦合工艺,用于处理水中的Pb2+,不仅可以使水中的Pb2+达到水质标准,而且还可以浓缩Pb2+废水,方便进一步回收Pb2+。在本工艺过程中,先对海藻酸钠进行预处理,以除去其中的小分子物质。在对工艺条件优化的过程中,主要考察了不同pH值下海藻酸钠对Pb2+的络合效率,Pb2+对海藻酸钠的装载比以及膜的通量衰减率。在pH为7时,海藻酸钠对Pb2+的络合效率最高,海藻酸钠对Pb2+的最大络合容量为0.38mg Pb2+/1mg海藻酸钠。在开始1.5小时内,原膜通量下降23.5%,随后保持不变。改性膜在开始1小时内,通量仅有轻微降低,此后便保持不变。说明在实验条件下,经过1.5小时的稳定阶段,原膜表面有较大程度的污染,而改性膜则抗污性能大幅改善,从而可延长使用寿命。