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本文利用聚合物共混界面相分离原理,以Ⅳ,Ⅳ-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,在PVC铸膜液中添加一定量SiO2,制备具有界面微孔结构的PVC/SiO2复合平板膜。在此基础上,采用溶液纺丝制得PVC/SiO2复合中空纤维膜。
利用PVC与SiO2无机粒子的不相容性,通过SiO2含量调节PVC/SiO2复合平板膜中界面微孔的形成。研究发现,加入40%SiO2,可有效抑制膜中大孔生长、减少指状孔相对长度,产生界面微孔,在保持截留率的基础上,提高PVC/SiO2复合平板膜的通透性和力学性能。结合模型分析了加入PEG对PVC/SiO2复合平板膜界面微孔作用,发现随着PEG溶出,界面微孔之间贯通性增强,PVC/SiO2复合平板膜水通量上升,截留率略有下降。此外,讨论了凝固浴温度对PVC/SiO2复合平板膜影响,以纯水为凝固剂,温度在45℃时,膜的水通量最大。
结合制膜工艺中铸膜液组成,纺丝工艺参数,后处理等条件,对PVC/SiO2复合中空纤维膜进行了研究。结果表明:适量SiO2加入,可增大铸膜液粘度,提高纺丝液稳定性。表面活性剂的加入,可改善膜表面抗污染性。另外,分析了喷丝头拉伸比对PVC/SiO2复合中空纤维膜形貌和性能的影响,当喷丝头拉伸比为2:1时,膜的外表面出现较多的界面微孔,优化膜表皮层,提高了膜的通透性。对构建PVC多孔微孔膜研究表明:单一组分有机小分子蔗糖作为添加剂时,制备的PVC中空纤维膜孔隙率低、纯水通量小,力学性能差。综合利用有机小分子的降粘与微分相,高分子成孔剂的分散与增稠,以及SiO2在膜中形成的界面微孔,使有机、无机添加剂有机结合制得复配成孔剂,在保证膜力学性能基础上,使纯水通量成倍提高,达到689-821L-M-2·h-1(0.1MPa)。在讨论后处理条件对复合中空纤维膜影响时,重点研究了后拉伸工艺对复合中空纤维膜中微孔结构的影响。随拉伸倍数提高,复合中空纤维膜内外表面出现大量界面微孔和结构微孔,膜中微孔数量增多,有利于复合中空纤维膜中微孔之间的贯通,进而提高膜的纯水通量。