论文总字数：13914字

摘 要

耐碱膜在国内市场上有很大的需求，例如工业生产上高浓度碱液的处理，废碱水的回收利用，但其需求量的填补主要依靠进口。膜的耐碱性是一个重要的性能，首先膜组件容易被污染所以常用碱液清洗来提高膜的寿命，另外工业生产中也要求膜具有一定的耐碱性。本文中我们选取了四种工业生产上常用的膜材料聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺和一种比较新型的ECTFE膜材料对这些膜进行耐碱性能的测试。实验中我们主要采取的是常温静态浸泡加速腐蚀的方法，来测量膜的耐碱性。通过对比在不同浓度碱液浸泡的情况下五种膜材料他们的力学性能与纯水通量的变化，来区分对比不同膜材料的耐碱性能。同时利用不同浓度梯度的碱液，对五种膜材料的耐碱区间进行初步的确定。最后依靠实验数据分析五种膜的性能与其结构对耐碱性能的影响。

关键词：耐碱膜 聚砜 聚醚砜 聚丙烯腈 聚酰亚胺 ECTFE

Structure and Performance Analysis of Alkali - resistant Membrane Materials

Abstract

Alkali-resistant film in the domestic market has a great demand, such as industrial production of high concentrations of lye treatment, waste alkali water recycling, but its demand to fill mainly rely on imports. Membrane alkali resistance is an important performance, the first membrane components are easy to be contaminated so commonly used lye cleaning to improve the life of the membrane, while the industrial production also requires a certain degree of alkali resistance. In this paper, we selected four kinds of industrial production commonly used membrane materials polysulfone, polyether sulfone, polyacrylonitrile, polyimide and a relatively new type of ECTFE film materials on these membranes for alkali resistance test. In the experiment, we mainly take the method of static etching to accelerate the corrosion at room temperature to measure the alkali resistance of the membrane. By comparing the changes of mechanical properties and pure water flux of the five kinds of membrane materials in different concentrations of alkali soaking, the alkali resistance of different membrane materials was compared. At the same time, the alkalinity of the five kinds of membrane materials was determined by using different concentration gradient lye. Finally, the performance of five kinds of films and the effect of their structure on alkali resistance were analyzed by experimental data.

Key Words: Alkali film ; Polysulfone ; Polyether sulfone; Polyacrylonitrile Polyimide; ECTFE

目 录

摘 要 2

Abstract 3

第一章 绪论 6

1.1 课题背景 6

1.2常见膜材料 7

1.3乙烯-三氟氯乙烯共聚物 8

1.4 耐碱膜的现状 8

1.5 本论文的研究目的与内容 9

第二章 实验部分 10

2.1实验药品及仪器材 10

2.2 样品的制备 11

2.2.1、聚丙烯腈膜的制备 11

2.2.2聚砜膜、聚酰亚胺膜的制备 11

2.2.3聚醚砜膜的制备 11

2.2.4 ECTFE膜 12

2.2.5 碱液的配置 12

2.3 样品的表征 12

2.3.1 纯水通量 12

2.2.2力学性能 12

第三章 结果与讨论 13

3.1 百分之一质量分数的氢氧化钠溶液浸泡下膜材料的变化 13

3.2 百分之零点一质量分数氢氧化钠溶液浸泡下膜材料的变化 15

3.3 PES、PSF、ECTFE膜在不同浓度的NaOH溶液下浸泡后的变化 17

3.4 PES、PSF、ECTFE膜在30%wtNaOH溶液下浸泡后的变化 19

第四章 结论与展望 21

4.1 结论 21

4.2 展望 21

参考文献 22

致 谢 23

第一章 绪论

1.1 课题背景

在当今社会在工业生产上，如化纤行业、钢铁行业、制药食品等多个行业中，碱液被大量的使用。例如在食品、饮料和乳制品行业中，在糖脱色生产中和进行一些离子交换产生的废碱溶液碱浓度在5wt%左右。在印刷和染料行业中，进行丝光处理后的废水中碱的浓度存在于5wt%到10wt%的区间。在造纸和人造纤维行业中，也需要从半纤维素和其他有机污染物中提纯浓度最高可达17wt%烧碱溶液。化工生产中常会使用到高浓度碱液进行产品的清洗回收，其生产过程中碱液的浓度更是高达15-20wt%的区间。但化工生产中并不是只有高浓度的碱水更是有多种生产存在于不同浓度的碱性环境进行操作，来进行碱的回收和最终产品的浓缩。对于这些复杂的工业液体来说，使用一种高效的分离技术来分离出不同的工业液体是十分重要的。因此我们会使用到膜分离技术，这种成本较低但高效的方法来处理这些工业液体。而对于膜分离技术来说其主要成本就是来自于膜组件，所以确定膜在这些工业液体中不会被高浓度碱水所腐蚀，并找到适合每个浓度碱水的膜材料来确保膜资源的完美利用，从而到到工业生产中利润的最大化是十分重要且有意义的。传统的处理废碱的方法都是将碱液与其他物质进行化学反应降低其碱液浓度从而能达到符合国家要求的排放标准，这种方法浪费了很多原料，同时碱液也没被用于回收利用仅仅只是简单的处理掉了，没有创造更大的经济效益。而使用膜分离技术能够高效的回收高浓度碱液，并可以在工业生产中得到循环利用，达到资源的节约。^[1]

生活中大量的酸碱污水来自制浆造纸、石油化工、纺织印染、洗涤除油，离交再生废水等行业中，据不完全统计，仅造纸行业黑液处理、粘胶纤维废水、啤酒洗瓶废水、离交树脂洗脱废水四个领域含碱废水年处理达4.04亿吨。这些废水如不经处理流入自然环境中会使得污染水体生态，甚至使水生生物绝迹，污染土壤，使土地碱化，植被破坏，水土流失，破坏自然景观，损害人畜健康。同时废水中大量有用物质得不到回收再利用用，造成资源浪费。常见的处理废水包括电镀废水、生活污水、垃圾渗透液、电厂废水、炼油废水、印染造纸废水等等。同时处理一些生活废水的时候，不可避免的会造成膜组件的污染现象，从而引起了膜的分离效率与膜的使用寿命显著的降低，从而引起使用膜处理废水的生产成本提高，带来经济效益的损失。而我们常用的化学清洗如利用碱液腐蚀性清洗膜组件来保证膜的使用寿命，所以要保证膜具有一定的耐碱性，来确定膜在化学清洗的过程中不被损坏，而影响其使用性能。^[2]

请支付后下载全文，论文总字数：13914字