TIPS及NIPS复合法制备PVC多孔膜.pdf

《TIPS及NIPS复合法制备PVC多孔膜.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、TIPS及NIPS复合法制备PVC多孔膜靳天天2015年1月中图分类号：TQ317.9UDC分类号：620TIPS及NIPS复合法制备聚氯乙烯多孔膜作者姓名靳天天学院名称化工与环境指导教师赵之平教授答辩委员会主席周智明教授申请学位工学硕士学科专业化学工程与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月Preparationofpoly（vinylchloride）porousmembranesviaacombinedprocessofTIPSandNIPSCandidateName：TiantianJinSchoolorDepartment:SchoolofChem

2、icalEngineering&EnvironmentFacultyMentor:Prof.Zhi-pingZhaoChair,ThesisCommittee：Prof.Zhi-mingzhouDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：ChemicalEngineering&TechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特

3、别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要膜分离作为一种高效分离技术受到广泛的关注。而膜材料是膜分离技术的核心。聚氯乙烯（PVC）具有优良的性能，并且价格低廉。但所报道的PVC膜的制备采用非溶剂致相分离法（NIPS），所得膜为指状孔结构，机械强度不够。制备成多通道膜虽然可以改善膜的强度，但以通量损失为代价。热致相分离法（TIPS）法所制的膜

4、结构为均一海绵状，能有效改善膜强度，但其制备温度需要在聚合物熔点之上，PVC的熔点在其分解温度之上，难以通过经典的TIPS法制备PVC多孔膜。本文以溶度参数理论为指导，选用二苯甲酮（DPK），一定比例的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）/N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）混合物为复合稀释剂，聚乙二醇600（PEG600）为添加剂，乙醇为初生膜萃取剂，采用TIPS和NIPS复合法制备了PVC多孔膜，着重研究成膜过程相分离机理和膜结构调控制备。采用扫描电子显微镜（SEM）和毛细管流动孔径分布仪表征膜结构，研究了成膜条件对结构及其机械性能的影响，进而通过膜纯水通量和对牛血清蛋白（BSA

5、）的截留率的测定考察了膜的分离性能。对成膜的机理进行了初步探究，并且考察了复合稀释剂体系中DPK及PVC浓度对膜结构及性能的影响。结果表明，在室温空气浴中单纯降温时，铸膜形态迅速呈凝胶状，之后在逐渐固化的同时有大量结晶生成，最终形成白色初生膜，经乙醇萃取后，电镜观察到断面有双连续结构，但表面致密无渗透通量。该过程中热致相分离法为唯一的驱动力，温度的降低使得体系分子间相互作用减弱，首先出现液-液相分离，进一步降温中体系结晶固化成型。采用冰水浴作为凝固浴时，同时存在传热及传质的过程，热致相分离机理与非溶剂致相分离机理相互竞争，共同发生作用影响初生膜结构。在降温过程中，传质作用及

6、降温使得体系粘度降低，非溶剂以延迟相分离的方式进行，同时，降温过程中体系出现液-液相分离，而传质使得DPK的含量相对增加而结晶固化，出现固-液相分离。随着稀释剂体系中DPK含量的增加，膜结构从指状孔结构向均一海绵状结构过度。当DPK含量在复合稀释剂中的比例低于41.3wt%时，膜结构中存在指状大孔，而达到41.3wt%及以上时，整个膜断面呈均一海绵状结构。随着PVC浓度的增加，膜结构从指状大孔结构向均一海绵状结构过度。当PVC浓度低于14wt%时，膜断面结构存少量指状孔空腔，当达到或高于14wt%时，整个膜断面为均一海绵状结构，并且膜孔径随着PVC浓度的增加呈下降趋势，孔径

7、分布逐渐变窄。最优的稀释剂配比为二苯甲I北京理工大学硕士学位论文酮质量分数为41.3wt%，PVC浓度为14wt%。最优条件下所得膜的平均孔径为35.4nm，拉伸强度在8.5MPa，孔隙率为65%，操作压力0.1MPa，操作温度为25℃下的纯水2通量为23.6L/(m·h)，对BSA的截留率为68%。关键词：聚氯乙烯膜；热致相分离法；非溶剂致相分离法；复合稀释剂；双连续结构II北京理工大学硕士学位论文AbstractMembraneseparationhaswideattentionasanefficientsep