微孔憎水膜结构控制及基与膜蒸镏行为的关系

膜蒸镏是以蒸气压差为驱动力的新的膜过程，与基它膜过程相比，其优点是在常压和适中的温差条件下进行，并可以处理极高浓度的溶液。本工作首先用聚偏氟乙烯为膜材料制备疏水性微孔膜，研究了用于膜蒸镏的PVDF膜孔结构控制问题，用三元相图讨论了各种制膜因素如：添加剂用量、分子量；聚合物浓度，混合溶剂比；凝固浴组成与温度对膜 孔结构的影响。本工作对每一条件形成的膜的断面都做了扫描电镜图示分析，归纳了膜孔结构随条件变化的规律，同时也讨论了这些制膜因素与膜蒸镏性能的关系。研究结果表明，控制添加剂PEG分子量在1000左右，PEG/PVDF在20/80左右，固含量在10～12%之间，Ac-DMF混合溶剂 Ac/DMF > 40/60（或纯DMF溶剂），无需蒸发时间，凝固浴组成：水／乙醇 ＜ 7/3（δ在18.0左右），凝固浴温度40 ℃左右，能够得到较好的适合于膜蒸镏的憎水微孔PVDF膜。我们还研究了膜后处理问题，用红外光谱定量分析添加剂含量，通过添加剂含量对水、乙醇浸泡、酸煮和乙醇－水萃取等处理方法进行了评价。其次，我们对用辐照法或等离子体法在通用纤维素类膜上接枝或镀上憎水单体使亲水膜憎水化进行了研究。研究结果表明，CA膜辐照接枝苯乙烯时，Pyd/St控制在10/90左右较好，并能够得到适用于膜蒸镏的改性憎水膜。等离子体法镀膜要注意镀层均匀性。我们还着重研究了凝固浴组成对PVDF膜孔结构的影响，确定了选择凝固浴介质的物化原则，建立了凝胶介质溶解度参数与孔结构的定量关系。认为：r_f = A (δ - δ')~2 + B δ > δ'时膜为指状孔结构，δ < δ'时膜为海绵状结构。我们还讨论了PVDF膜的一些蒸镏特性，结果表明，海绵状或具有较小指状孔结构的PVDF膜，不易被润湿，适合于膜蒸镏。