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PVDF-MMT-PVA增强型中空纤维膜的制备及性能研究
PVDF-MMT-PVA增强型中空纤维膜的制备及性能研究
摘要：中空纤维膜作为一种新型的分离膜材料，具有广泛的应用前景。本论文以聚偏二氟乙烯(PVDF)、蒙脱石(MMT)和聚乙烯醇(PVA)为原料，采用浸渍-结晶相分离-交联法制备了PVDF-MMT-PVA增强型中空纤维膜。通过调控原料的比例和工艺参数，探究了中空纤维膜的制备过程对其性能的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、接触角测试和气体渗透性能测试等手段对膜材料的形貌、表面化学组成及分离性能进行了表征。
关键词：PVDF-MMT-PVA，中空纤维膜，制备，性能研究
1.引言
中空纤维膜作为一种新型的分离膜材料，在水处理、气体分离和生物医药等领域具有广泛的应用前景。目前，研究者们通过引入纳米颗粒、添加剂和增强材料等手段，对中空纤维膜进行改性，以改善其力学性能和分离性能。本论文以聚偏二氟乙烯(PVDF)、蒙脱石(MMT)和聚乙烯醇(PVA)为原料，通过浸渍-结晶相分离-交联法制备了PVDF-MMT-PVA增强型中空纤维膜，旨在研究这种增强型膜材料的制备方法及其性能。
2.实验方法
2.1材料准备
选择PVDF、MMT和PVA作为中空纤维膜的原料，并按照一定的比例混合均匀。
2.2中空纤维膜制备
将混合的原料溶解在适当的溶剂中，得到溶液后，通过浸渍-结晶相分离-交联的方法制备中空纤维膜。具体制备步骤如下：
(1)制备混合溶液：将适量的PVDF、MMT和PVA按一定比例溶解在足够的溶剂中，搅拌均匀。
(2)浸渍：将中心支撑纤维浸入混合溶液中，保持一定的浸泡时间，以使混合溶液均匀地附着在纤维表面。
(3)结晶相分离：将浸渍后的纤维悬挂在无溶剂的环境中，使纤维内部的溶液结晶相分离，形成中空结构。
(4)交联：将结晶相分离后的纤维放置在交联剂中进行交联处理，以提高膜的稳定性和力学性能。
2.3性能测试
通过SEM观察中空纤维膜的形貌，采用FTIR对膜材料的化学组成进行表征。使用接触角测试仪测量膜材料的亲水性能，使用气体渗透性能仪对膜材料进行气体渗透性能测试，评估膜的分离性能。
3.结果和讨论
通过调整原料比例和工艺参数，制备了一系列PVDF-MMT-PVA增强型中空纤维膜。通过SEM观察，发现在适当的PVDF、MMT和PVA比例下制备的中空纤维膜表面均匀致密，并且具有较好的孔隙分布。FTIR结果显示在中空纤维膜中有明显的PVDF、MMT和PVA特征吸收峰。接触角测试结果表明，中空纤维膜的亲水性能随PVDF和PVA比例的增加而增强。气体渗透性能测试结果显示，在一定的薄膜厚度下，PVDF-MMT-PVA中空纤维膜对气体的渗透性能较好，具有较高的分离效果。
4.结论
本论文采用浸渍-结晶相分离-交联法成功制备了PVDF-MMT-PVA增强型中空纤维膜，并对其形貌、表面化学组成及分离性能进行了表征。研究结果表明，PVDF-MMT-PVA中空纤维膜具有良好的亲水性能和气体渗透性能，有望在水处理和气体分离等领域得到广泛应用。本文的研究对于中空纤维膜的改性和应用具有一定的参考价值。
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