TIPS法制备亲水性中空纤维膜中的NIPS协同作用及其对膜结构与性能的影响

本研究采用具有不同亲/疏水性基团比例的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为膜材，不同分子量的聚乙二醇(PEG)作稀释剂，研究各PVB-PEG体系的溶液热力学和相分离过程动力学，用热致相分离(TIPS)法制备亲水性PVB中空纤维膜。通过深入对比研究单一TIPS法制备的平膜、NIPS-TIPS法制备的平膜和TIPS法制备的中空纤维膜的微细结构，结合对初生态中空纤维膜与非溶剂之间的复杂传热、传质行为的研究，揭示TIPS法制备亲水性中空纤维膜存在的NIPS协同作用机理，丰富TIPS法制备中空纤维膜的理论。采用现代分析手段对中空纤维膜的结构与性能进行分析表征，建立膜材料结构、制膜控制参数与膜结构和性能之间的对应关系，为特定结构与性能的亲水性中空纤维膜的制备提供指导。采用络合-超滤技术处理多元重金属废水，系统研究各种金属离子与聚合物之间的竞争性络合行为与超滤过程的膜污染机理，为工业化应用提供指导。

本研究采用具有不同亲/疏水性基团比例的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为膜材，不同分子量的聚乙二醇(PEG)作稀释剂，研究各PVB-PEG体系的溶液热力学和相分离过程动力学，用热致相分离(TIPS)法制备亲水性PVB中空纤维膜。为了解析热致相分离法制备的PVB中空纤维膜的结构，对PVB-PEG体系的流变学性质进行了研究。采用动态流变仪研究了聚乙烯醇缩丁醛（PVB）/聚乙二醇（PEG）体系的动态流变性能,结果表明，体系具有剪切变稀行为。在低剪切频率下，体系的复数粘度随着PVB的增加而增大，随着温度的升高而减小；体系的动态储能模量和动态损耗模量均随着PVB质量分数的增加，随着PVB质量分数的增加，体系的形变回复能力增强。. 通过深入对比研究单一TIPS法制备的平膜、NIPS-TIPS法制备的平膜和TIPS法制备的中空纤维膜的微细结构，结合对初生态中空纤维膜与非溶剂之间的复杂传热、传质行为的研究，揭示TIPS法制备亲水性中空纤维膜存在的NIPS协同作用机理，丰富TIPS法制备中空纤维膜的理论。采用现代分析手段对中空纤维膜的结构与性能进行分析表征，建立膜材料结构、制膜控制参数与膜结构和性能之间的对应关系，为特定结构与性能的亲水性中空纤维膜的制备提供指导。. 研究了不同结构PVB中空纤维膜在不同电解质溶液中的动电现象，揭示膜表面Zeta电位、流动电位以及表面电荷密度与膜微细结构之间的关系。. 研究了所制备的PVB中空纤维膜处理含重金属废水。采用丙烯酸-马来酸共聚物作络合剂，分别研究其与单一重金属与多元重金属的络合一超滤行为，系统研究金属离子/聚合物浓度比、操作压力、膜面流速、pH值、运行时间、浓缩倍数以及外加盐等对分离性能的影响，通过对复杂体系中各金属离子与聚合物之间的竞争性络合行为的研究，实现各重金属元素的选择性分离与浓缩，得到络合一超滤的较佳工艺条件，为工业应用提供指导。