类水滑石杂化有机超滤膜的制备及性能研究

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有机水处理膜具有柔韧性好、透气性高、成本低、制备工艺简单和材料来源广泛等优点,但存在膜污染问题,这需要对膜材料进行改性,通过提高其亲水性来解决。本论文制备了新型有机-无机杂化超滤膜,研究了超滤膜的截留、抗污染等性能及其影响因素。1、以氧化镁烟气脱硫废渣(MFGDR)为原料,采用快速共沉淀法合成硅藻土/类水滑石(HTLcs)复合物,再以焙烧法对HTLcs进行了热处理。采用扫描电镜(SEM)、粉末X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和热分析(TGA)等方法方法对HTLcs进行了表征。2、以共混法制备了HTLcs杂化聚醚砜(PES)超滤膜(PES/HTLcs),研究HTLcs的添加量对膜性能的影响。考察了HTLcs对杂化膜形态、晶体结构、机械性能、热性能、渗透性能及抗污性能的影响。结果表明:HTLcs的加入使得膜表面孔隙分布更加均匀,改善了膜的机械性能、热稳定性和亲水性能。当HTLcs添加量为0.5wt%时,杂化膜的含水率达到230%,纯水通量达到231.93L m-2 h-1。杂化膜对BSA和PEG10K截留率分别达到85%及90%以上,均高于纯PES膜。杂化膜具有更好的抗污性能,具有较高较稳定的恢复率。3、以共混法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)/HTLcs(PVDF/HTLcs)杂化超滤膜,考察了HTLcs对PVDF杂化膜形态、晶体结构、机械性能、热性能、渗透性能及抗污性能的影响。结果表明:HTLcs并未改变膜表面微观形态,但使膜表面孔隙分布更加均匀;HTLcs强化了超滤膜中PVDF晶格结构,降低了膜的热稳定性;膜渗透通量随着HTLcs的增加呈现先增后降的趋势。当HTLcs的添加量为3%时,杂化膜的纯水通量为243.67L m-2 h-1,比PVDF纯膜高145.74%;随着HTLcs用量的提高,杂化膜对BSA截留率呈现上升趋势,当HTLcs的添加量为4%时,截留率达到96%。杂化膜具有良好的抗污性能,PVDF/HTLcs(3wt%)杂化膜恢复率最高可达97.3%。
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