GO-TiO2改性PVDF超濾膜的制備及其截留性能研究.pdf

1、聚偏氟乙烯（PVDF）由于化學(xué)穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高、抗老化等優(yōu)點(diǎn)，成為最受歡迎的膜材料之一。但是，由于PVDF耐污染性能比較差，導(dǎo)致膜運(yùn)營動力成本提高和膜壽命減短等問題產(chǎn)生。本課題采用高親水性的氧化石墨烯（GO）和二氧化鈦（TiO2）作為改性劑，利用抽濾吸附與界面聚合聯(lián)合改性方法，對PVDF中空纖維超濾膜（簡稱原膜）進(jìn)行表面改性，得到GO-TiO2復(fù)合改性中空纖維超濾膜（簡稱GO-TiO2改性膜）的最佳制備條件。考察該改性膜在“混凝-超

2、濾”聯(lián)合工藝中，對含溴氰菊酯農(nóng)藥微污染水的截留性能。主要研究成果如下：
　　1.利用正交實(shí)驗(yàn)和連續(xù)性實(shí)驗(yàn)，得出GO-TiO2改性膜的最佳制備條件為：鈦酸丁酯（TBOT）2ml、GO1mg、間苯二胺（MPD）1wt％、MPD浸泡時間8min、1，3,5-苯三甲酰氯（TMC）0.2wt%、TMC浸泡時間10min。
　　2.不同改性劑與改性方式，對膜抗污染性能和分離性能的改善也顯著不同，其抗污染性能和分離性能高低依次為：（1）在

3、改性劑選擇上：GO-TiO2>GO>TiO2。（2）在改性方式上：抽濾吸附+界面聚合>界面聚合>抽濾吸附。其中GO-TiO2抽濾吸附+界面聚合聯(lián)合改性工藝對超濾膜的抗污染性能、分離性能改善最顯著（HA吸附量158.6 mg/m2，HA截留率90.1%）。
　　3. GO-TiO2改性膜比原膜的抗污染性能和分離截留性能有顯著提高：腐殖酸（HA）靜態(tài)吸附量由295.0 mg/m2下降到158.6 mg/m2，HA的截留率從81.0%上

4、升到90.1%。
　　4. GO-TiO2改性膜比原膜的親水性能得到明顯改善。其表面親水性功能層為GO-聚酰胺-TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)，膜表面富含大量的-COOH、-OH等親水性基團(tuán)，膜表面O/C元素質(zhì)量比由改性前的0.109提高到改性后的0.556，其水接觸角由（80.6±1.8°）下降到（38.6±1.2°）。
　　5. GO-TiO2改性膜通量衰減得到很大程度延緩：通量總衰減率由改性前的51.2%下降到改性后的35.6%；不

5、可逆污染向可逆污染轉(zhuǎn)化，不可逆衰減率由24.3%下降到7.1%。
　　6. GO-TiO2改性膜比原膜的過濾周期延長了2～3倍。當(dāng)通量損失30%時，GO-TiO2改性膜過濾時間由改性前的240min延長到改性后的570min。
　　7.水力反沖洗能有效提高GO-TiO2改性膜的通量恢復(fù)率。經(jīng)過5次“過濾-清洗”周期后，通量恢復(fù)率由改性前的69%上升到94%。
　　8.在直接混凝、直接超濾和“混凝-超濾”三種工藝中，GO

6、-TiO2改性膜對微污染物溴氰菊酯的去除效果高低依次為：混凝-超濾>直接混凝>直接超濾。其中，采用GO-TiO2改性膜的“混凝-超濾”聯(lián)合工藝去除效果最優(yōu)（高達(dá)83.7%）。
　　9. GO-TiO2改性膜良好的親水性能顯著延緩了膜污染的速度。對溴氰菊酯水樣過濾300min后，原膜的膜通量損失率為39.8%，而GO-TiO2改性膜的通量損失率則下降至20.4%。
　　綜上所述，經(jīng)過改性后的GO-TiO2改性膜抗污染性能改善明