浸没沉淀法制备PVDF微孔膜课件.ppt

1、uPVDF的简介的简介u浸没沉淀法制膜浸没沉淀法制膜u浸没沉淀法制备浸没沉淀法制备PVDF 微孔膜的进展微孔膜的进展u典型的膜结构典型的膜结构u影响膜结构形态的因素影响膜结构形态的因素u结论结论PVDF的简介的简介 聚偏氟乙烯聚偏氟乙烯(PVDF)是一种白色粉末状是一种白色粉末状结结晶聚晶聚合物合物,PVDF 的抗紫外线和耐老化性能优的抗紫外线和耐老化性能优异异,对波长对波长200 400 nm的紫外线辐照稳定的紫外线辐照稳定,其其薄膜置于室外一二十年也不变脆龟裂薄膜置于室外一二十年也不变脆龟裂,并且并且PVDF其其化学稳定性良好化学稳定性良好,室温下不受酸、碱室温下不受酸、碱等强氧化剂和卤素

2、腐蚀。等强氧化剂和卤素腐蚀。PVDF微滤膜以其微滤膜以其疏水性已成功地应用于油水分离、废水处理疏水性已成功地应用于油水分离、废水处理、工业气体过滤等场合。、工业气体过滤等场合。浸没沉淀法制膜浸没沉淀法制膜制备聚制备聚合物微合物微孔膜的孔膜的方法：方法：拉伸法拉伸法烧结法烧结法辐照法辐照法相转化相转化法法(浸浸没沉淀没沉淀法法、热、热致相分致相分离法、离法、非溶剂非溶剂致相分致相分离法、离法、气相沉气相沉淀相分淀相分等等)浸没沉淀法制膜浸没沉淀法制膜 相转化法就是配置一定组成的相转化法就是配置一定组成的均相均相聚合物溶液，通过的一定的聚合物溶液，通过的一定的物理方法物理方法改改变溶液的变溶液的热

3、力学热力学状态，使其从均相的聚状态，使其从均相的聚合物溶液发生合物溶液发生相分离相分离，最终转变成一个，最终转变成一个三围大分子网络式的三围大分子网络式的凝胶凝胶结构。结构。浸没沉淀法制备浸没沉淀法制备PVDF 微孔膜的进展微孔膜的进展研究者研究者溶剂溶剂添加剂添加剂凝固剂凝固剂膜参数膜参数T.uragame多种微孔Joseph.D grandine丙酮水微孔K.JianDMAc水/丙酮通量182kg/(m2.h)Dongliang WangDMAc/乙醇PVP水通量156kg/(m2.h)杜启云DMAcNH4Cl乙醇通量275kg/(m2.h)从表中可以看出：从表中可以看出：1 1、溶剂主要

4、是极性溶剂，可以是单一的、溶剂主要是极性溶剂，可以是单一的 也可以是多种溶剂的混合物也可以是多种溶剂的混合物2 2、铸膜液中可以加入有机物、无机物或、铸膜液中可以加入有机物、无机物或者非溶剂者非溶剂3 3、凝固液可以是单一的非容积，也可以、凝固液可以是单一的非容积，也可以是多种溶剂的混合物是多种溶剂的混合物所以，影响膜结构的因素是很复杂的所以，影响膜结构的因素是很复杂的影响膜结构形态的因素影响膜结构形态的因素 聚合物浓度的增加聚合物浓度的增加,将使所成膜的表将使所成膜的表层增厚层增厚,孔隙率和孔间互连度下降孔隙率和孔间互连度下降,孔径孔径减小。同时聚合物浓度的增加减小。同时聚合物浓度的增加,可

5、消除可消除膜内大孔结构的形成。对于多孔膜膜内大孔结构的形成。对于多孔膜,在在不同聚合物浓度下均发生瞬时液不同聚合物浓度下均发生瞬时液-液分液分相相,但是对高浓度的聚合物制膜液但是对高浓度的聚合物制膜液,薄薄膜膜/凝固浴界面处的聚合物浓度较高凝固浴界面处的聚合物浓度较高,因因而将形成孔隙率较低的多孔表层而将形成孔隙率较低的多孔表层,所形所形成膜的水通量亦较小。成膜的水通量亦较小。聚合物浓度的影响聚合物浓度的影响PVDF浓度对膜性能的影响溶剂溶剂/非溶剂体系非溶剂体系 当铸膜液中溶剂向外扩散传质的速当铸膜液中溶剂向外扩散传质的速度大于非溶剂向内传质的速度时度大于非溶剂向内传质的速度时,有利于有利于

6、形成表皮致密膜形成表皮致密膜;而当非溶剂向内扩散传而当非溶剂向内扩散传质的速度大于溶剂向外传质的速度时质的速度大于溶剂向外传质的速度时,易易形成多孔膜。形成多孔膜。极性由大到小：极性由大到小：DMF 二噁烷二噁烷 丙酮丙酮 THF添加剂对膜结构和性能的影响添加剂对膜结构和性能的影响通过调整聚合物溶液中添加剂的种类通过调整聚合物溶液中添加剂的种类和比例可以影响溶液中胶束聚集态和网和比例可以影响溶液中胶束聚集态和网络状态的比例及尺寸、混合溶剂的溶度络状态的比例及尺寸、混合溶剂的溶度参数和化学位以及凝胶过程中水与混合参数和化学位以及凝胶过程中水与混合溶剂的交换扩散速率溶剂的交换扩散速率,最终影响膜成

7、型最终影响膜成型后的孔径大小、分布及孔隙率后的孔径大小、分布及孔隙率含大分子致孔剂含大分子致孔剂PVDF中空纤维膜貌中空纤维膜貌加入不良溶剂对膜结构的影响加入不良溶剂对膜结构的影响凝固浴组成对膜结构和性能的影响凝固浴组成对膜结构和性能的影响 非溶剂与溶剂之间的相互作用影响非溶剂与溶剂之间的相互作用影响膜的结构和性能。二者相互作用越大膜的结构和性能。二者相互作用越大,也就是二者溶度参数差值越小也就是二者溶度参数差值越小,聚合物聚合物凝胶速率越快凝胶速率越快,从而产生较大的指状孔从而产生较大的指状孔,而较慢的凝胶速率产生海绵状孔。而较慢的凝胶速率产生海绵状孔。结结 论论1、浸没沉淀相转化法制膜过程

8、中、浸没沉淀相转化法制膜过程中,聚合物的相转聚合物的相转变变(如凝胶化、玻璃化转变或结晶如凝胶化、玻璃化转变或结晶)可有效固定由液可有效固定由液-液分相过程所形成的结构形态液分相过程所形成的结构形态,并最终形成不同结构并最终形成不同结构形态的聚合物分离膜；形态的聚合物分离膜；2、浸入沉淀相转化法所制备的聚合物分离膜、浸入沉淀相转化法所制备的聚合物分离膜,通通常具有常具有5类典型的膜结构形态类典型的膜结构形态:海绵孔结构、球粒状海绵孔结构、球粒状结构、双连续结构、大孔结构以及胶乳状结构；结构、双连续结构、大孔结构以及胶乳状结构；3、聚合物的浓度、溶剂、聚合物的浓度、溶剂/非溶剂体系的选择、制非溶剂体系的选择、制膜液组成、凝胶浴的组成等对膜的结构形态和性能膜液组成、凝胶浴的组成等对膜的结构形态和性能影响较大影响较大;