PVDF_PVDF-g-PMABSA共混膜的制备及其性能研究

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1、ZSTUZhejiangSci-TechUniversity硕士学位论文Master’sThesis中文论文题目：PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜的制备及其性能研究英文论文题目：StudyonpreparationandcharacterizationofPVDF/PVDF-g-PMABSAblendmembrane学科专业：化学作者姓名：石星星指导教师：江银枝副教授朱锦桃副教授完成日期：2018年4月18日浙江理工大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢

2、的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名石ｆ１签字日期：年以月０日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江理工大学有权保留并向国象有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江理工大学可以将学位论文的全部或部分内容編入有类数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文

3、。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：签字日期：年％月吃日导师签名：＇签字日期：年＾月么日摘要膜分离技术能去除各种水体污染物，其已成为应用于废水处理领域的一种有效方法。聚偏氟乙烯（PVDF）膜具有良好的耐化学腐蚀性、热稳定性和高机械强度等优点，被广泛应用于超滤和微滤领域。然而，PVDF膜本身较强的疏水性导致其渗透通量低，当处理含有有机物、胶体物质和生物物质的水溶液时会产生严重的膜污染，降低了膜的使用寿命，导致更换成本增加。研究发现膜亲水性的提高能增强其抗污染性能，可以有效阻止污染物吸附、沉积在膜表面。共混改性相

4、对于化学接枝或表面涂覆改性,不需要预处理和复杂的工艺优化，适合工业化应用。共混改性添加剂主要有无机纳米颗粒、亲水性聚合物和两亲性聚合物：无机纳米颗粒具有粒度细、比表面积大以及表面能高的特点，极易在有机溶剂中发生团聚，难以均匀分散于铸膜液中；亲水性聚合物与疏水PVDF之间相容性较差，在分离膜制备过程中容易流失；两亲性聚合物与PVDF之间有较好的相容性，同时也提高了PVDF的亲水性。因此，我们创新性地设计和合成了一种新型的两亲性共聚物PVDF-g-PMABSA，以其作为改性剂，通过共混法来改善PVDF膜的性能。本文以2-甲基丙烯酰氯和对氨基苯磺酸原料，通过酰

5、胺化反应合成了一种功能性的单体对-甲基丙烯酰胺基苯磺酸（MABSA）。利用碱化处理地PVDF和MABSA作为反应单体，通过自由基聚合反应制备了一种新型的两亲性共聚物PVDF-g-PMABSA。通过核磁共振（1HNMR）和红外光谱（FTIR）技术对两亲性共聚物PVDF-g-PMABSA的化学组成和结构进行分析测试。以PVDF-g-PMABSA作为亲水添加剂，采用非溶剂致相转化法（NIPS）制备了PVDF/PVDF-g-PMABSA共混膜。通过ATR-FTIR、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电镜（SEM）、接触角测试仪和Zeta电位仪等对PVDF/PVDF

6、-g-PMABSA共混膜表面化学结构、元素组成、结构形貌、亲水性以及荷电性等进行表征分析。通过错流过滤实验对膜的渗透、截留以及抗污染性能进行评价。将优化好的共混膜应用于含油废水的处理，并研究了不同条件下共混膜对含油废水的分离效果。主要实验结果如下：（1）PVDF-g-PMABSA官能团结果分析：FTIR分析表明，在1664cm-1和1524cm-1处，分别出现C=O和O=C-NH的特征吸收峰；1HNMR分析表明，在δ1.23和7.5ppmI处，分别出现甲基和苯环的氢质子峰。上述结果说明MABSA被成功聚合接枝到PVDF主链上。（2）PVDF/PVDF-g

7、-PMABSA共混膜表面化学结构、元素组成、表面形貌、亲疏水性以及荷电性分析：ATR-FTIR结果表明，在1654cm-1出现新的特征峰，为C=O的特征吸收峰；XPS结果表明，在285.8ev和287.4ev处出现新的信号峰，分别对应的基团为C-N和H-N-C=O，说明PVDF-g-PMABSA在膜表面有明显富集；SEM观察发现，共混膜表面出现大量微孔，断面由指状大孔和少量海绵状结构组成；Zeta电位测定结果表明，膜表面荷负电，并且随着改性剂浓度的增加而逐渐增强，同pH值条件下共混膜表面所荷的电性更负；接触角结果表明，接触角由原膜（M0）的83.5±1.

8、2°降至共混膜（M3）的67.4±1.5°，共混膜亲水性明显增加。（3）PVDF