pvdf改性膜及其抗污染性能

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1、·150·第三届膜分离技术在冶金工业中应用研讨会论文集2009年10月PVDF改性膜及其抗污染性能于水利1,2，杨吉祥2(1．同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海200092；2．哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室，哈尔滨150090)摘要：研究了松花江水中不同类型的有机物对纳米改性的聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜膜污染的影响．试验选用松花江哈尔滨段以及肇源段江水作为超滤的原水，进而将分离所得的亲水中性、亲水带电、疏水酸、及亲水疏水性能皆不显著的酸四种组分分另q配制成与原水含量一致的水样作为改性膜超滤用水进行超滤实验．试验结果

2、表明纳米粒子的加入改善了PVDF超滤膜的亲水性，提高了其抗污染的能力．松花江水中的有机物对纳米改性膜污染能力从大到小为：亲水中性部分，疏水酸，亲水疏水性皆不显著的酸，亲水带电部分。关键词：聚偏氟乙烯膜；超滤；有机物；膜污染；纳米改性膜中图分类号：X502文献标识码：A超滤技术在运用中面临的两大课题是提高通量和降低膜污染．提高通量意味着减少膜组件初期投入和占地面积．降低膜污染是为了延长膜的寿命，降低使用过程中更换膜的成本．聚偏氟乙烯(PⅥ)F)超滤膜具有良好的机械性能、耐腐蚀、耐溶剂性，只有甲基乙酰胺等强极性有机溶剂才能使其溶解[1]1．自从Mill

3、ipore公司80年代中期开发出聚偏氟乙烯膜以来，聚偏氟乙烯膜的开发和运用得到了广泛的发展[2】2．但是由于其接触角高达83．64。，故其表面呈疏水性．当溶质靠近疏水性膜表面时，挤开水是一个疏水表面脱水的过程，该过程中熵增加，容易进行，故疏水膜不耐污染．在用石油废水作为原水的实验中发现，经纳米氧化铝改性，PVDF超滤膜的抗污染性能得到很大的提高，其在相同截留分子量的情况下，通量远高于非改性PⅦF膜【3J3．本文以纳米氧化铝改性的PVDF超滤膜为研究对象，考察了松花江水中不同类型有机物对PVDF超滤膜通量及其膜污染的影响．1试验材料和方法1．1有机物

4、的分离方法原水分别取自松花江肇源段和哈尔滨段，水样在经过树脂柱前先经0．45肿膜过滤以去除水中的颗粒物，然后依次流经SupeliteDAX一8大孔树JlNSigma—A1drich公司)、AmberliteXAD一4(上海摩速科学器材有限公司)大孔树脂、AmberliteIRA一958树脂(广州韦伯化工有限公司)，用以分离水中疏水酸类、亲水荷电部分、亲水中性部分和中性酸类(此处中性代表性质介于亲水又疏水之间HJ)四个不同类型的有机物[5-7]．其中疏水酸类和中性酸类分别被SupeliteDAX一8和XAD一4树脂吸附并可用0．1mol／LNaOH溶

5、液洗脱；亲水荷电类被ArnberliteIRA一958树脂吸附并用1mol／LNaC03溶液洗脱；流过三个树脂柱的为亲水中性部分．1．2仪器设备和试验方法DOC：Toe—VCPH型TOC测定仪(日本岛津公司)；pH：PHS一2C型酸度计(上海精密仪器仪表有限公司)；UVA一254：UV755B紫外分光光度计(上海第3分析仪器厂)；浊度：YZD一1型浊度仪(北京智翔天地科技有限责任公司)；碱度：酸碱滴定法；硬度：EI)1、A滴定法．使用杯式超滤器(SCM一300，上海原子核研究所)进行超滤试验．用氮气提供超滤所需压力(0．1MPa)．通量测量采用体积

6、法测定．收稿日期：2009一09—08基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项(水专项，2008ZX07424—005)通讯作者：于水利，(ySI@tongji．edu．c11)论文集于水利等：PVDF改性膜及其抗污染性能·151·相对分子质量测定方法则是使用截留相对分子质量分别为1000，3000，10000，30000的醋酸纤维素膜将水中有机物分离成相对分子质量小于1000、1000～3000、3000～10000、10000～30000和大于30000四个部分．1．3水质试验用水为松花江哈尔滨段及肇源段的江水．水样用硫酸调节pH<2，放人

7、冰箱中在温度为4℃的条件下保存．两段江水的水质如下所表1所示．松花江水中的浊度较高，不适合直接超滤，故在本试验中，超滤用水先用0．45tan膜进行预处理以去除悬浮性杂质．表1试验用水的水质Table1Waterqualityoflawwater1．4试验用膜在实验室制备纳米改性的PVDF超滤膜．其性质如表2所示．袁2纳米改性膜的性质Table2Characteristicofmembranes膜样原膜改性膜孔隙率／％54．9955．31截留率／％95．996．5接触角／(。)83．6457．42截留相对分子质量3500035000清水通量／(L·m

8、'2·h-1)38120有效面积府0．003230．003232试验结果2．1改性膜与原膜通量的对比试验以松花江哈尔滨段江