等離子體改性PVDF超濾膜表面性質(zhì)研究.pdf

1、顆粒及膠體物質(zhì)在膜表面的吸附被認(rèn)為是膜污染的主要成因之一，膜表面的熱力學(xué)性質(zhì)嚴(yán)重影響著膜的吸附性能。本文運用Acid-Base Approach和Extened Young equation理論計算等離子體改性膜和原膜的表面能參數(shù)，利用XDLVO理論定量分析等離子體改性膜和原膜在BSA溶液和MBR反應(yīng)器中污染過程中的界面相互作用，探究不同改性條件對膜污染的影響，以及三種界面作用在膜污染中所起的作用。具體實驗結(jié)論如下：
　　（1）采

2、用僅等離子體改性法、混合等離子體化學(xué)沉積改性法和等離子體氣相接枝改性法三種條件對原膜進行改性。FT-IR分析表明：膜經(jīng)等離子體改性處理后，由PVDF膜本底材料產(chǎn)生的伸縮振動峰仍然存在；混合等離子體化學(xué)沉積改性后等表面成功接枝了AA單體，等離子體氣相接枝改性后膜表面成功接枝了-COOH基團；SEM圖片分析表明，與原膜相比，經(jīng)等離子體處理后的膜表面出現(xiàn)凹凸結(jié)構(gòu)，粗糙度增加，膜表面的孔隙率降低；改性膜和原膜的Zeta電位均為負(fù)值，除僅等離子體

3、改性膜以外，其他改性膜的Zeta電位絕對值均比原膜的大。
　　（2）采用自制中空纖維膜接觸角測定裝置測定改性膜和原膜在二碘甲烷、甲酰胺和水中的膜面接觸角，H2-t都呈現(xiàn)很好的線性關(guān)系，R2均在0.99以上，本實驗中自制的中空纖維膜接觸角測定裝置能夠滿足實驗要求。在三種指針溶液中改性膜接觸角均小于原膜的。
　?。?）改性膜和原膜的表面張力組成中色散力γLW在占主要部分，路易斯酸性力γ+明顯小于色散力γLW和路易斯堿性力γ-。所

4、有改性膜的色散力γLW均大于原膜的，在13-18mN/m2之間；路易斯酸性力γ+，較小且變化不大；不同膜之間的路易斯堿性力γ-相差較大；所有膜的?GsTwOsT均為負(fù)值，但僅等離子體改性膜和混合等離子體化學(xué)沉積膜的?GTOTsws大于原膜的，表明經(jīng)僅等離子體和混合等離子體化學(xué)沉積改性后膜表面的親水性增加。
　　（4）在膜-BSA污染實驗中，總的界面作用能?GTOTmlp與?GABmlp的變化規(guī)律一致，極性力作用能是影響膜在 BSA

5、溶液中污染的主要因素。經(jīng)僅等離子體和混合等離子體化學(xué)沉積改性后，可以有效降低膜在 BSA溶液中的吸附性污染。水力反清洗后，膜組件的通量恢復(fù)率均在69％以上。
　?。?）在MBR系統(tǒng)中，總的界面作用能?GTOTmlp表現(xiàn)為促進膜污染與?GmABlp的變化規(guī)律一致，極性力作用能是影響膜在MBR系統(tǒng)中污染的主要因素。靜態(tài)吸附實驗中，僅等離子體改性膜和混合等離子體化學(xué)沉積改性膜的Rirf?Rt的比值遠遠小于原膜的，經(jīng)僅等離子體和混合等離子

6、體化學(xué)沉積改性后，可以有效降低膜在MBR中的吸附污染。長期運行實驗中，通量衰減率大小次序依次為：僅等離子體改性膜＜混合等離子體化學(xué)沉積改性膜＜等離子體氣相接枝改性膜＜原膜。水力反沖洗之后，膜組件的通量恢復(fù)率均在55%以上。
　?。?）膜在BSA和MBR反應(yīng)器中的污染趨勢與XDLVO理論預(yù)測的的結(jié)果一致，說明XDLVO理論可以用來預(yù)測膜在不同污染物質(zhì)中的污染趨勢，采用本實驗中自制的中空纖維膜接觸角裝置測定得到的膜面接觸角能夠準(zhǔn)確反映