[发明专利]一种减轻有机废水处理过程中膜污染的方法

说明书

本发明涉及一种减轻有机废水处理过程中膜污染的方法，属于膜分离技术领域。包括如下步骤：将含有有机物废水送入抗污染超滤膜中进行过滤；所述的过滤过程还包括对膜的污染进行评估，包括计算总污染率、可逆污染率、不可逆污染率和通量恢复率；本方法通过在甘油浴中退火获得高度结晶的P(VDF‑TrFE)膜，以这种方式退火的P(VDF‑TrFE)膜对有机污染物具有很强的抗污染能力，腐植酸过滤后，通量恢复率约为95％。

技术领域

本发明涉及一种减轻有机废水处理过程中膜污染的方法，属于膜分离技术领域。

背景技术

聚(偏二氟乙烯)(PVDF)是一种半结晶聚合物，具有出色的性能，包括高抗化学和物理降解性。因此，它非常适合用于膜分离应用。PVDF可以存在于与不同链构象相关的五种不同的结晶相中。β相具有全反式平面锯齿形构象，α和δ相具有TGTG'构象，γ和ε相具有T3GT3G'构象[1-3]。图1的a、b和c区域展示了α、β和γ相，它们已被广泛研究用于实际目的。β晶相中的每个大分子链都具有垂直于其长轴的偶极矩，并且沿着链的所有偶极子都平行于整个晶体偶极子[4]。因此，β相PVDF具有包括压电、热释和铁电在内的电活性，因此已成为广泛应用的首选材料。β相压电膜也已成功用于减少微滤(MF)/超滤(UF)液体分离过程中的膜污染。普遍认为，将交流电(AC)信号应用于含有特定多晶型物(特别是β和/或γ相)的电活性PVDF膜会在膜表面产生湍流，从而促进滤饼/凝胶层的去除和在膜孔中分配污染物，导致膜渗透增加[4]。

在膜制备过程中控制PVDF的结晶可能非常具有挑战性。结晶温度、蒸发速率、聚合物浓度、PVDF分子链与溶剂之间的相互作用以及膜厚度都会影响不同多晶型物的相对结晶速率[4]。β相可以在某些条件下形成，特别是在以强偶极-偶极相互作用或氢键为特征的条件下[5]。可以将各种聚合物和无机填料添加到涂料溶液中以促进特定多晶型物的形成。例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚乙烯醇(PVA)都具有大的偶极矩，已与PVDF混合以促进β相的形成[6,7]。β相PVDF也可以从固态的α相PVDF通过拉伸、极化、退火或高能辐照来制备[8-11]。然而，由拉伸和极化引起的α-β转变不适合实际应用，而且能量成本很高。

含有80％VDF的P(VDF-TrFE)具有两种主要的晶体结构，即高温相(HT)和低温相(LT)[12]。LT相的特征是–CF2偶极子沿聚合物链长轴平行排列，呈平面锯齿形构象；因此其结构类似于β相PVDF。P(VDF-TrFE)的高温相(HT)是顺电相，对应于PVDF的α相结构。图1(d)和(e)显示了P(VDF-TrFE)的HT和LT相的构象。因为P(VDF-TrFE)是一种聚合物，它的结晶通常伴随着无定形区的形成。弱压电非晶相的存在严重削弱了P(VDF-TrFE)的电活性。因此，促进P(VDF-TrFE)的结晶和降低弱压电相的相对丰度对于最大化膜性能至关重要。但是在空气中热处理会导致膜结构缺陷，使得膜发硬、发脆而性能下降。

[1]R.G.Kepler,R.A.Anderson,Piezoelectricity and pyroelectricity inpolyvinylidene fluoride,J.Appl.Phys,49(1978)4490-4494.

[2]A.J.Lovinger,Annealing of poly(vinylidene fluoride)and formationof a fifth phase,Macromolecules,15(1982)40-44.

[3]A.Salimi,A.A.Yousefi,FTIR studies of beta-phase crystal formationin stretched PVDF films,Polym.Test,22(2003)699-704.