氧化铝（氧化钛）/聚偏氟乙烯复合中空纤维膜的制备表征及其应用研究
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摘要
本论文用干-湿纺丝法制备了Al_2O_3／PVDF及TiO_2／PVDF复合中空纤维膜。通过扫描电镜可知，无机粒子只是嵌合在PVDF中。对膜的性能量进行了表征，纯PVDF膜、Al_2O_3／PVDF及TiO_2／PVDF复合膜的最大孔径分别为0.75um、0.35um和0.39um，它们的孔隙率分别为22.13％、29.53％和90.63％，但复合膜的纯水通量却由纯PVDF膜的22.13L／m~2.h提高到了29.53L／m~2.h、90.63L／m~2.h。Al_2O_3／PVDF和TiO_2／PVDF复合膜对PEG-20000截留率分别为35.12％、25.12％，对牛血清白蛋白的截留率分别为93.89％、73.33％，而纯PVDF膜对它们的截留率只有18.35％和3.36％。Al_2O_3／PVDF和TiO_2／PVDF复合膜对含油废水的去除率分别高达92.42％和91％。
Adding the nano-particle, the A12O3/PVDF, TiO2/PVDF composite hollow fiber membranes were investigated in this dissertation.By the SEM,it is showed that the PVDF has been beseted with nano-particle .Some of their performance were characterized.The max pore size of the pure PVDF membrane, A12O3/PVDF and TiO2/PVDF composite membrane is 0.75um, 0.35um, 0.39um respectively, their porosity is 64.46%, 48.03%, 49.69% respectively.The pure water flux of A12O3/PVDF , TiO2/PVDF composite membranes is 29.53L/m'.h, 90.63L/m3.h, the pure PVDF membrane's is 22.13L/ml.h. The rejection rate of the pure PVDF membrane, A12O3/PVDF and TiO2/PVDF composite membrane to PEG-20000 is 18.35%, 35.12%, 25.12%,their rejection rate to the bovine serum albumin reach to 3.36%, 93.89%, 73.33%. The effect of the A12O3/PVDF, TiO2/PVDF composite membrane to the oil-bearing wastewater is 92.42%, 91%.
Adding the nano-particle, the A12O3/PVDF, TiO2/PVDF composite hollow fiber membranes were investigated in this dissertation.By the SEM,it is showed that the PVDF has been beseted with nano-particle .Some of their performance were characterized.The max pore size of the pure PVDF membrane, A12O3/PVDF and TiO2/PVDF composite membrane is 0.75um, 0.35um, 0.39um respectively, their porosity is 64.46%, 48.03%, 49.69% respectively.The pure water flux of A12O3/PVDF , TiO2/PVDF composite membranes is 29.53L/m'.h, 90.63L/m3.h, the pure PVDF membrane's is 22.13L/ml.h. The rejection rate of the pure PVDF membrane, A12O3/PVDF and TiO2/PVDF composite membrane to PEG-20000 is 18.35%, 35.12%, 25.12%,their rejection rate to the bovine serum albumin reach to 3.36%, 93.89%, 73.33%. The effect of the A12O3/PVDF, TiO2/PVDF composite membrane to the oil-bearing wastewater is 92.42%, 91%.
引文
1 唐玉斌，陆柱，赵庆祥．绿色水处理技术的研究与应用进展．水处理技术，2002，28(1)：1～4
2 Koyuncu, M Turan et al.Proc.Workshop on Environmental Engineering and Environmental .Quality in the Middle East Region, 1998, 45～53
3 周明，孟广耀，彭定坤．无机陶瓷膜．膜科学与技术，1992，12(2)：1～9
4 于德才，洪广言．无机分离膜的进展．膜科学与技术，1990，10(4)：1～6
5 张有谟．分离膜的应用现状与前景．现代化工，1995，5：29～33
6 David M O, Nguyen Q T, Neel J Pervaporation Membranes.Endowed with Catalytic Properties, Based on Polymer blends. J Membrane Sci, 1992, 73: 129～141
7 张裕媛，张裕卿．用于含油废水处理的复合膜研制．中国给排水，2000，16(4)：58～60
8 汪洪生，陆雍森．国外膜技术进展及其在水处理中的应用．膜科学与杂志，1999，19(4)：17～20
9 Cadotte J E, Forester R, Kim M, et al. Nanofiltration Membranes Broaden the Use of Membrane Separation Technology.Desalination, 1998, 70(1-3):77～88
10 Pearce G, Allam J, Cross J.Using membranes to treat potable water.Filtration Sep, 1998, 35(i):30～32
11 蔡邦肖，余黎，叶海林，胡杰，朱丽芳，周勇．分离有机/有机混合物的PVA、CA系列膜及其渗透汽化性能研究．水处理技术，2001，27(6)：314～317
12 Koros W J, Fleming G K.J.Membr.Sci., 1993, 83: 1～80
13 陈大鹏，郭国霖，李崇嘉．复合二氧化钛膜的研制．膜科学与杂志，2000，20(3)：1～3
14 Genne I, Doyen W, Adriansens W, et al.Organo-mineral ultrafiltration membranes. Filtration Sep, 1997, 34(9):964～966
15 Jae-Hyun So, Seung-Men Yang, Hongyoup Kim, et al.Microstructure and rheological beh-aviour of electrosterically stabilized silica particle suspensions.Physicochem-ical and Engineering Aspects, 2001, 190: 89～98
16 Hyun Hang Yong, Hyun Chae Park, Yong Soo Kang, et al.Zeolite-filled polyimide membrane containing 2,4,6-triaminopyrimidine.Journal of Membrane Science, 2001, 188: 151～163
17 P.Aerts, E.Van Hoof, R.Leysen, I.F.J.Vankelecom, P.A.Jacobs..Polysulfone-Aerosil composite membrane, Part 1 .The influence of the addition of Aerosil on the formation process and membrane morphology.Journal of Membrane Science, 2000, 176:63～73
18 Murat G.Suer, Nurcan.Bac, Levent Yilmaz.Gas permeation characteristics of polymer-zeilete mixed matrix membranes.Journal of Membrane Science, 1994, 91: 77～86
19 张裕卿，丁健，王榕树．聚砜-Al2O3复合膜的制备及表征．天津理工学院报，1999，15(4)：89～92
20．孔瑛，吴庸烈，杨金荣等．膜蒸馏用聚偏氟乙烯微孔膜的结构控制，Ⅰ，铸膜液中溶胀剂对膜形态结构的影响．水处理技术，1992，18(1)：11～16
21 孔瑛，吴庸烈，杨金荣等．膜蒸馏用聚偏氟乙烯微孔膜的结构控制，Ⅲ，制膜条件的选择和膜蒸馏性能．水处理技术，1992，18(3)：167～172
22 孔瑛，吴庸烈，杨金荣等．用于膜蒸馏的疏水聚偏氟乙烯不对称微孔膜的制备及其形态结构的研究．膜科学与技术，1990，10(3)：19～26
23 孔瑛，吴庸烈，杨金荣等．氯化铝为添加剂制得的疏水聚偏氟乙烯不对称微孔膜的形态结构及其膜蒸馏性能．功能高分子学报，1992，5(4)：336～341
24 吕晓龙，孙常宏，胡成松等．PVDF中空纤维膜的研制．纺织导报，1999，02
25 Burgoyne A, Vahdati M M. Permeate flux modeling of membrane distillation. Filtration & Separation, 1999, Jaunary/February: 48～53
26 包艳辉，朱宝库，徐又一等．聚偏氟乙烯微孔膜的亲水化改性及功能化研究进展．功能高分子学报，2003，16(2)：269～271
27 Mahendran, Mailvaganam, Goodboy, et al. Method of making a dope comprising hydrophilized PVDF and alpha-alumina, and a membrane made therefrom[P].US: 6024872, 2000～02～ 15
28 Liu Y, Lee J Y, Kang E T, er al. Sythesis, characterization and electrochemical transport properties of the poly(ethyleneglycol)-grafted-poly(vinylidene fluoride)nanoporous membranes.Reac func polym, 2001, 47: 201～213
29 汪国杰，潘慧铭．壳聚糖超滤复合膜研制冻海海洋，1999，17(2)：21～25
30 Akhtar S.Coatings reduce the fouling of microfiltration membranes. J Membr Sci, 1995, 107(3):209～218
31 Hideo K, Phase transfer catalysis in dehydrofluorination of poly(vinylidene fluoride) by aqueous
sodium hydroxide solutions. J Polym Sci Polym Chem Ed. 1983, 21: 3443～3451
32 Ross G J, Watts J F, Hill M P, et al. Serface modification of poly(vinylidene fluoride) by alkalinetreatment Part 1:The degradation mechanism.Polymer, 2000, 41: 1685～1696
33 董声雄，洪俊明．聚偏氟乙烯超滤膜的制备及亲水性改性．福州大学学报(自然科学版)，1998，26(6)：119～122
34 邵海平，孙国庆．聚偏氟乙烯微滤膜亲水化处理．水处理技术，1995，21(1)：26～29
35 马春月，蔡毅，揭大平．由溶液流延法制备聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜．塑料丛译，1990，19(6)：8～12
36 钟顺和，李传峰，孙宏伟，肖秀芬．负载型TiO_2-聚丙烯疏水复合膜的制备与表征．膜科学与技术，2002，22(4)：21～24
37 陈颖．聚烯烃中空纤维微孔膜的研究与进展．膜科学与技术，2001，21(1)：30～33
38 潘波，李文俊．热致相分离法制备聚丙烯微孔膜．膜科学与技术，1995，15(1)：1～7
39 Kim J J, Hwang J R, Kim U Y, et al. Operation parameters of melt spinning of polypropylene hollow fiber membranes. J Membr Sci, 1995, 108: 25～36
40 陆茵，陈欢林，李伯耿．制膜条件对PVDF膜形态结构的影响．功能高分子学报，2002，15(2)：171～176
41 孙福强．膜分离技术及其应用研究进展．化工科技，4(10)：60～63
42 陈一鸣．膜分离技术的现状及其在染料化工中的应用．化工装备技术，2000，22(1)：6～12
43 孙国超．浅析膜分离技术及在化工生产中的应用．硫磷设计与粉体工程，2000，1：20～22
44 郑领英．国外膜分离技术在食品工业的应用概况．膜科学与技术，1998，18(3)：1～4
45 石秉荣，洪桂秋．膜分离技术在食品工业中应用的动向．软饮料工业，1996，3：3～6
46 张翠萍．膜分离技术在医药和医院中的应用．中国医学物理学杂志，2000，17(1)：44～47
47 姜安玺．膜分离技术的应用与进展．黑龙江大学自然科学学报，1999，19(3)：98～102
48 Joseph D, Grandine, Ⅱ, Acon,Mass.Processes of making a porous membranes material from polyvinylidene fluoride, and products.US:4203848, 1980～05～20
49 晓龙．聚偏氟乙烯中空纤维多孔膜及制膜方法．CN：95117497，1995，5：11～24
50 Mailvaganam. Hollow fiber semipermeable membrane of tubular braid. US:5472607, 1995～12～05
51 杜军，刘作华，陶长元，张胜涛，徐楚韶，汤忠红．聚偏氟乙烯微孔膜处理含铬水溶液的研究．化学研究与应用，2000，12(6)：601～604
52 李琳．膜技术基本原理．北京：清华大学出版社，1999
53 冉少锋，祝巍．泡压—滤速法研究聚丙烯微孔膜的孔径及其分布．高分子学报，1999，(1)：118～122
54 尹先清．含油污水处理技术研究．工业水处理，2000，20(3)：29～31
55 李发永等．含油污水的超滤法处理．水处理技术，1995，21(3)：145～148
56 张裕卿，丁健．Al_2O_3的添加对聚砜膜性能的影响．化学工程，2000，28(5)：42～45
57 黄显怀，霍守亮．膜污染及其控制方法研究．安徽建筑工业学院学报，2003，11(1)：65～68
58 祝生杰．超滤器的膜污染控制与处理．膜科学与技术，1997，17(2)：1～4
59 孙洪贵，夏海平，蓝伟光．分离膜材料的污染与清洗．功能材料，2002，33(1)：36～40
2 Koyuncu, M Turan et al.Proc.Workshop on Environmental Engineering and Environmental .Quality in the Middle East Region, 1998, 45～53
3 周明，孟广耀，彭定坤．无机陶瓷膜．膜科学与技术，1992，12(2)：1～9
4 于德才，洪广言．无机分离膜的进展．膜科学与技术，1990，10(4)：1～6
5 张有谟．分离膜的应用现状与前景．现代化工，1995，5：29～33
6 David M O, Nguyen Q T, Neel J Pervaporation Membranes.Endowed with Catalytic Properties, Based on Polymer blends. J Membrane Sci, 1992, 73: 129～141
7 张裕媛，张裕卿．用于含油废水处理的复合膜研制．中国给排水，2000，16(4)：58～60
8 汪洪生，陆雍森．国外膜技术进展及其在水处理中的应用．膜科学与杂志，1999，19(4)：17～20
9 Cadotte J E, Forester R, Kim M, et al. Nanofiltration Membranes Broaden the Use of Membrane Separation Technology.Desalination, 1998, 70(1-3):77～88
10 Pearce G, Allam J, Cross J.Using membranes to treat potable water.Filtration Sep, 1998, 35(i):30～32
11 蔡邦肖，余黎，叶海林，胡杰，朱丽芳，周勇．分离有机/有机混合物的PVA、CA系列膜及其渗透汽化性能研究．水处理技术，2001，27(6)：314～317
12 Koros W J, Fleming G K.J.Membr.Sci., 1993, 83: 1～80
13 陈大鹏，郭国霖，李崇嘉．复合二氧化钛膜的研制．膜科学与杂志，2000，20(3)：1～3
14 Genne I, Doyen W, Adriansens W, et al.Organo-mineral ultrafiltration membranes. Filtration Sep, 1997, 34(9):964～966
15 Jae-Hyun So, Seung-Men Yang, Hongyoup Kim, et al.Microstructure and rheological beh-aviour of electrosterically stabilized silica particle suspensions.Physicochem-ical and Engineering Aspects, 2001, 190: 89～98
16 Hyun Hang Yong, Hyun Chae Park, Yong Soo Kang, et al.Zeolite-filled polyimide membrane containing 2,4,6-triaminopyrimidine.Journal of Membrane Science, 2001, 188: 151～163
17 P.Aerts, E.Van Hoof, R.Leysen, I.F.J.Vankelecom, P.A.Jacobs..Polysulfone-Aerosil composite membrane, Part 1 .The influence of the addition of Aerosil on the formation process and membrane morphology.Journal of Membrane Science, 2000, 176:63～73
18 Murat G.Suer, Nurcan.Bac, Levent Yilmaz.Gas permeation characteristics of polymer-zeilete mixed matrix membranes.Journal of Membrane Science, 1994, 91: 77～86
19 张裕卿，丁健，王榕树．聚砜-Al2O3复合膜的制备及表征．天津理工学院报，1999，15(4)：89～92
20．孔瑛，吴庸烈，杨金荣等．膜蒸馏用聚偏氟乙烯微孔膜的结构控制，Ⅰ，铸膜液中溶胀剂对膜形态结构的影响．水处理技术，1992，18(1)：11～16
21 孔瑛，吴庸烈，杨金荣等．膜蒸馏用聚偏氟乙烯微孔膜的结构控制，Ⅲ，制膜条件的选择和膜蒸馏性能．水处理技术，1992，18(3)：167～172
22 孔瑛，吴庸烈，杨金荣等．用于膜蒸馏的疏水聚偏氟乙烯不对称微孔膜的制备及其形态结构的研究．膜科学与技术，1990，10(3)：19～26
23 孔瑛，吴庸烈，杨金荣等．氯化铝为添加剂制得的疏水聚偏氟乙烯不对称微孔膜的形态结构及其膜蒸馏性能．功能高分子学报，1992，5(4)：336～341
24 吕晓龙，孙常宏，胡成松等．PVDF中空纤维膜的研制．纺织导报，1999，02
25 Burgoyne A, Vahdati M M. Permeate flux modeling of membrane distillation. Filtration & Separation, 1999, Jaunary/February: 48～53
26 包艳辉，朱宝库，徐又一等．聚偏氟乙烯微孔膜的亲水化改性及功能化研究进展．功能高分子学报，2003，16(2)：269～271
27 Mahendran, Mailvaganam, Goodboy, et al. Method of making a dope comprising hydrophilized PVDF and alpha-alumina, and a membrane made therefrom[P].US: 6024872, 2000～02～ 15
28 Liu Y, Lee J Y, Kang E T, er al. Sythesis, characterization and electrochemical transport properties of the poly(ethyleneglycol)-grafted-poly(vinylidene fluoride)nanoporous membranes.Reac func polym, 2001, 47: 201～213
29 汪国杰，潘慧铭．壳聚糖超滤复合膜研制冻海海洋，1999，17(2)：21～25
30 Akhtar S.Coatings reduce the fouling of microfiltration membranes. J Membr Sci, 1995, 107(3):209～218
31 Hideo K, Phase transfer catalysis in dehydrofluorination of poly(vinylidene fluoride) by aqueous
sodium hydroxide solutions. J Polym Sci Polym Chem Ed. 1983, 21: 3443～3451
32 Ross G J, Watts J F, Hill M P, et al. Serface modification of poly(vinylidene fluoride) by alkalinetreatment Part 1:The degradation mechanism.Polymer, 2000, 41: 1685～1696
33 董声雄，洪俊明．聚偏氟乙烯超滤膜的制备及亲水性改性．福州大学学报(自然科学版)，1998，26(6)：119～122
34 邵海平，孙国庆．聚偏氟乙烯微滤膜亲水化处理．水处理技术，1995，21(1)：26～29
35 马春月，蔡毅，揭大平．由溶液流延法制备聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜．塑料丛译，1990，19(6)：8～12
36 钟顺和，李传峰，孙宏伟，肖秀芬．负载型TiO_2-聚丙烯疏水复合膜的制备与表征．膜科学与技术，2002，22(4)：21～24
37 陈颖．聚烯烃中空纤维微孔膜的研究与进展．膜科学与技术，2001，21(1)：30～33
38 潘波，李文俊．热致相分离法制备聚丙烯微孔膜．膜科学与技术，1995，15(1)：1～7
39 Kim J J, Hwang J R, Kim U Y, et al. Operation parameters of melt spinning of polypropylene hollow fiber membranes. J Membr Sci, 1995, 108: 25～36
40 陆茵，陈欢林，李伯耿．制膜条件对PVDF膜形态结构的影响．功能高分子学报，2002，15(2)：171～176
41 孙福强．膜分离技术及其应用研究进展．化工科技，4(10)：60～63
42 陈一鸣．膜分离技术的现状及其在染料化工中的应用．化工装备技术，2000，22(1)：6～12
43 孙国超．浅析膜分离技术及在化工生产中的应用．硫磷设计与粉体工程，2000，1：20～22
44 郑领英．国外膜分离技术在食品工业的应用概况．膜科学与技术，1998，18(3)：1～4
45 石秉荣，洪桂秋．膜分离技术在食品工业中应用的动向．软饮料工业，1996，3：3～6
46 张翠萍．膜分离技术在医药和医院中的应用．中国医学物理学杂志，2000，17(1)：44～47
47 姜安玺．膜分离技术的应用与进展．黑龙江大学自然科学学报，1999，19(3)：98～102
48 Joseph D, Grandine, Ⅱ, Acon,Mass.Processes of making a porous membranes material from polyvinylidene fluoride, and products.US:4203848, 1980～05～20
49 晓龙．聚偏氟乙烯中空纤维多孔膜及制膜方法．CN：95117497，1995，5：11～24
50 Mailvaganam. Hollow fiber semipermeable membrane of tubular braid. US:5472607, 1995～12～05
51 杜军，刘作华，陶长元，张胜涛，徐楚韶，汤忠红．聚偏氟乙烯微孔膜处理含铬水溶液的研究．化学研究与应用，2000，12(6)：601～604
52 李琳．膜技术基本原理．北京：清华大学出版社，1999
53 冉少锋，祝巍．泡压—滤速法研究聚丙烯微孔膜的孔径及其分布．高分子学报，1999，(1)：118～122
54 尹先清．含油污水处理技术研究．工业水处理，2000，20(3)：29～31
55 李发永等．含油污水的超滤法处理．水处理技术，1995，21(3)：145～148
56 张裕卿，丁健．Al_2O_3的添加对聚砜膜性能的影响．化学工程，2000，28(5)：42～45
57 黄显怀，霍守亮．膜污染及其控制方法研究．安徽建筑工业学院学报，2003，11(1)：65～68
58 祝生杰．超滤器的膜污染控制与处理．膜科学与技术，1997，17(2)：1～4
59 孙洪贵，夏海平，蓝伟光．分离膜材料的污染与清洗．功能材料，2002，33(1)：36～40