1. 研究目的与意义(文献综述)
水资源是人类社会赖以生存的前提,直接关系到社会的可持续发展。如今,地球生态环境已被人类活动严重破坏,尤其是水污染的严重性尤为突出,已向人们敲响了警钟。随着工业发展和人口增长,工业和生活废弃物大量产生,加之农药和化肥广泛应用,使水源受到污染的机会增加,纯净的饮用水将成为世界上发展中国家的一个主要问题。然而在水处理过程中费用降低和效率提升是一个不小的挑战,因此,必须建立一个可持续性的解决方案才能从容面对水资源短缺、污染问题,是可持续发展的必然要求。
膜分离技术是近四十多年来发展起来的高新技术,是多学科交叉的产物,亦是化学工程学科发展新的增长点。膜分离是指用天然或人工合成的高分子薄膜或无机膜,以外界能量或化学位差为动力,通过膜对混合物中各组分的选择渗透作用的差异,对双组分或多组分混合的气体或液体进行分离、分级、提纯和富集的方法。在污水处理、食品生产、医药合成和能源、化工生产等过程中发展相当迅速。膜分离技术区别于传统化工分离过程有显著优点和特点:由于分离过程在常温下进行、不发生相变化、不添加或只需添加极少化学剂,因此能耗低,对环境影响小,适用范围广;由于膜分离推动力为压力,因此分离装置简单、易自控、易维修,并且分离过程可高度自动化。
聚偏氟乙烯(pvdf)是一种线性半结晶型聚合物,具有优良的化学稳定性、耐热性以及较高的机械强度,因此是目前制备水处理分离膜的主要材料之一。然而,表面能低使其具有极强的疏水性,而强疏水性又致使其在用于水处理过程中存在通量低和容易被污染等缺陷,这极大地降低了水处理效率和薄膜的使用寿命,因此对聚偏氟乙烯膜亲水改性具有重要的实际意义。pvdf亲水改性方法主要分为两类:一是表面改性,包括表面接枝和表面涂覆,在膜表面引入一层亲水性基团以提高膜的亲水性。二是共混改性,使用亲水性聚合物或成孔剂,双亲共聚物,无机粒子与铸膜液共混,在膜材料中引入亲水性基团以从根本上改变膜的亲水性。哈尔滨工业大学常晓晶利用具有吸附、抗污作用的多巴胺含有亲水性官能团的端环氧peo反应,对pvdf基膜进行表面涂覆,提高pvdf超滤膜的亲水性能。内蒙古工业大学的王玮用两亲共聚物sma-g-peg与pvdf共混,制备了亲水性良好的sma-g-peg/pvdf共混超滤膜。
2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容、目标:
(1)了解聚偏氟乙烯表面亲水改性的机理;并探究改性成分的引入对膜材料结构和性能的影响;亲水改性工艺参数对聚偏氟乙烯薄膜亲水性能和抗污性能的影响。
(2)研究亲水改性原料单宁、pva配比和工艺对薄膜材料结构和性能影响。
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。
第4-6周:根据研究方案,制备出亲水性优良的单宁/水溶性高分子改性聚偏氟乙烯薄膜。
第7-12周:研究亲水改性的原料配比和改性条件(如时间、温度等)对薄膜的亲水性、渗透性和抗污染性等水处理性能的影响。测试表征改性薄膜结构与性能的关系。
4. 参考文献(12篇以上)
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[3]sileikats,barrettdg,zhangr,etal.colorlessmultifunctionalcoatingsinspiredbypolyphenolsfoundintea,chocolate,andwine[j].angewandtechemieinternationaledition,2013,52(41):10766-10770.
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