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聚偏氟乙烯(PVDF)树脂是一种性能优良的高分子材料,在膜分离领域得到了广泛的发展。但是,已有的PVDF疏水膜的疏水性能有限,仍有出现疏水膜亲水渗透现象。因此,对PVDF膜进行超疏水改性具有重大意义,能使其在膜蒸馏、膜吸收和膜萃取等领域有广泛的应用前景。
本论文以PVDF为材料,采用稀溶液浸没相转化法,通过构建仿荷叶表面的乳突状粗糙结构,对PVDF平板膜和中空纤维膜进行超疏水改性研究。考察了铸膜液中PVDF和非溶剂PG的固含量对膜表面疏水性能的影响;铸膜液的预蒸发时间、浸泡涂覆时间以及涂覆液温度等操作参数的改变对PVDF膜疏水性能的影响;添加剂CaC03对PVDF平板膜疏水性能的影响;基膜膜孔保护后浸泡涂覆对膜疏水性能、透气性能、水膜阻力等参数的影响。结果表明:
(1)通过改变铸膜液中PVDF和PG的含量,可以使PVDF平板膜的表面接触角从75.1°提高到161.7°,最低滚动角仅为15.8°;PVDF中空纤维复合膜的外表面接触角从86.8°提高到163.7°,内表面接触角从74.4°提高到170.1°,滚动角仅为8.3°,表现出优异的超疏水性能。
(2)在15-90s的短时间内,铸膜液在空气中的预蒸发时间对PVDF平板膜表面的疏水性能的无明显影响,在lO-30min的较长时间内,膜表面的接触角随着预蒸发时间的延长而减小;PVDF中空纤维膜丝在外表面涂敷后,预蒸发时间在5-35s时间内,膜丝的表面接触角从143.8°下降到96.5°,而在35-50S时间内,膜丝的表面接触角在90°左右略微波动,膜丝表面的疏水性能趋于稳定。
(3)在25-45℃范围内,涂覆液温度对膜表面的疏水性能无明显影响。
(4)采用浊点涂覆液涂覆后,在5-35s时间内,PVDF中空纤维复合膜的表面疏水性能随着浸泡涂覆时间的延长呈现增强的趋势;但是,在35-50s时间内呈现减弱的趋势,最后趋于稳定。
(5)铸膜液中添加剂CaC03含量在0.84Wt%-1.67Wt%范围内时,PVDF平板膜的表面疏水性能呈现增大的趋势,但是在1.67wt%-9.30wt%范围内呈现下降的趋势。
(6)PVDF中空纤维膜水膜阻力随着其表面接触角的增大而减小。
(7)采用乙二醇作为基膜膜孔保护剂对基膜进行预处理后,PVDF中空纤维复合膜的透气性能基本恢复到原丝水平。