1960. aastal valmistati esimene kaubanduslik õhuke kile faasi muundamise protsessi abil, tähistades seega olulist verstaposti membraanide eraldamise tehnoloogia valdkonnas. Pärast seda suurepärast leiutist hakkas ka gaasi eraldamine, mikrofiltratsioon, ultrafiltratsioon ja pöördosmoos jne. Praegu hõlmab membraanide eraldamistehnoloogia rakendamine peaaegu kõiki tööstuslikke valdkondi, näiteks biotehnoloogia, energia, elektroonika, keskkonna- ja keemiliste rakenduste valdkond. Alates 1980. aastatest on mitmed uuringud teatanud PVDF -membraanide jõudlusomadustest. Võrreldes teiste kaubanduslike polümeermaterjalidega, on polüvinülideenfluoriiid (PVDF) kui membraanimaterjal pälvinud palju tähelepanu. Selle põhjuseks on asjaolu, et polüvinülideenfluoriidi materjalil on suurepärane jõudlus, näiteks kõrge mehaaniline tugevus, hea termiline stabiilsus, tugev keemiline vastupidavus, kõrge veekindlus, see artikkel on peamiselt polüvinüdadeenfluoriidi materjali jõudluse uurimiseks ja uurimiseks, mida rohkem - sügavusel mõista PVDF -i omadusi.

Polüvinülideenfluoriidi (PVDF) membraan

Viimastel aastatel on polüvinülideenfluoriidi (PVDF) membraanist saanud üks populaarsemaid membraanimaterjale. Kuigi PVDF -membraanid ei ole nii hüdrofoobsed kui polütetrafluoroetüleen (PTFE) ja polüpropüül (PP), võrreldes teiste materjalidega nagu polüimiid (PI), polüeetersulfoon (PE) ja polüsulfone (PS), PVDF -membraanid on rohkem hüdrofoobsemad. Lahustivaliku keerukuse ja eripära tõttu on polüpropüleenist kile ja PTFE -kile ettevalmistamine faasi muundamise meetodil piirangud. Seetõttu on PVDF endiselt kõige parem valik membraanimaterjalide valdkonnas, näiteks membraani destilleerimine ja membraankontaktori rakendus. Selle järelduse põhjuseks on see, et PVDF -i saab tavalistes orgaanilistes lahustites hõlpsasti lahustada. Uurimiste seeria on näidanud, et faasi teisendamise meetod kasutab poorsete PVDF -membraanide valmistamiseks väga lihtsat keelekümbluse sademeid. Lisaks muudab PVDF -membraani termiline stabiilsus optimaalse valiku ja populaarseks õhukese kilematerjali mitmesuguste tööstuslike rakenduste jaoks. Suure mehaanilise tugevuse ja suurepärase keemilise vastupidavuse tõttu on PVDF -membraan parem valik kui muud membraanimaterjalid. Selle silmapaistvad kinnistud muudavad selle sobivamaks reoveepuhastusrakendusteks. Lisaks saab PVDF -membraani puhastada madala - taseme ekstraheerimisprotsessi abil, et saada oma puhas polümeer. See võimaldab seda laialdaselt kasutada biomeditsiini ja biosepatsiooni väljadel. Erinedes teistest kristalsetest polümeeridest, on PVDF -il iseenesest mitmesuguste segatud lahusti komponentide hulgas kõrge ühilduvus teiste polümeeridega, näiteks polü (metüülmetakrülaat) (PMMA). See omadus võib aidata membraanil täiustada oma jõudlust ja parandada, parandada membraani ettevalmistamise protsessi paremat jõudlust. Lisaks saab mõned konkreetsed funktsioonid saada täiendava keemilise modifikatsiooni abil ja risti - linkimist saab teha ka elektronkiire kiirguse või gammakiirgusega kokkupuutel.

In addition to PVDF membrane materials, there are some other fluoropolymer membrane materials, such as poly (vinylidene fluoride – hexafluoropropylene) (P (VDF-HFP)), etc. Due to the addition of amorphous phase components of hexafluoropropylene, the content of fluorine is greatly increased, and its hydrophobicity is better than PVDF membrane materjal. Seetõttu on P (VDF - HFP) membraanimaterjal membraani kontaktori rakendamisel paljutõotavam kui PVDF -membraanimaterjal. P (VDF - HFP) saab kasutada ka eraldusmaterjalina laetavate liitium - ioonpatareide väljal, kuna see sisaldab rohkem amorfseid amorfseid domeeni võimalusi, mis võivad blokeerida suures koguses vedelaid elektrolüüte.

PVDF termiline stabiilsus

Nagu me kõik teame, on PVDF pälvinud oma suurepärase termilise stabiilsuse tõttu rakenduse valdkonnas laialdast tähelepanu. Üldiselt on fluoropolümeerid stabiilsemad kui süsivesinikud. Fluori aatomite kõrge elektronegatiivsus ahel ja C - F -sideme kõrge dissotsiatsiooni jõudlus tagab fluoropolümeeri ultra - kõrge stabiilsusega. Ehkki üldiselt stabiilne või inertne, täheldati kõrgete temperatuuride ajal PVDF -i lagunemist. PVDF -i termilist lagunemist on uuritud keskmise, kerge ja kõrge temperatuuriga vaakumis. Tulemused näitavad, et PVDF -i termiline lagunemine kõrgel temperatuuril vaakumis on põhjustatud dehüdrofluorratsioonist (või HF -i kadumisest), mis on ka termilise lagunemise mehhanism. Lähedus võib põhjustada mitmeid keemilisi reaktsioone, sealhulgas süsiniku - süsinikühenduste moodustumist (C = C) või polümeeri ristsidumist. Joonis fig. 1 näitab PVDF -is dehüdrofluoriatsiooni võimaliku mehhanismi skemaatilist diagrammi. Soovitas muid võimalikke vastuseid, näiteks liberaalsete radikaalide moodustumine

PVDF -i ühtlane termiline lagunemine on kristalliseerumise tagajärg 160 ℃ juures. Täheldati, et PVDF -membraaniproovid näitasid erineva lagunemiskiirusega ebaühtlast värvust. Selle põhjuseks on graanulite erinevad kujud. Lagunemisprotsess toimub peamiselt kristalli piirkonnas, mitte amorfses piirkonnas, samas kui seda ei esine teistes polümeeride lagunemisprotsessides. Vesinikfluoriidi kadumine kontrollib lagunemisprotsessi, milles väike ahel on katki või rist - Kuumtöötluse tulemused näitavad, et molekulaarsete ahelate kompositsioonilised ja konformatsioonilised muutused esinevad infrapunaspektris suure hulga täiendavate neeldumisribade olemasolu tõttu kristallimisprotsessis ja on pikad - püsivad -

PVDF keemiline vastupidavus

PVDF erineb enamikust kemikaalidest selle poolest, et see lahustatakse hea keemilise stabiilsusega osalistes lahustites. Mõned neist lahustitest hõlmavad palju karme kemikaale, näiteks halogeenid ja oksüdeerijad, anorgaanhapped, samuti lipiidid, aromaatsed ja klooritud lahustid. PVDF -i ühe peamise tarnija, nimelt Akama Corporationi esitatud teabe kohaselt peetakse PVDF -i keemilist stabiilsust eelnimetatud kemikaalide seas kõige silmapaistvamaks. Kuid PVDF -i hea keemiline stabiilsus oli tõsiselt kahjustatud estrite, ketoonide ja tugevate leeliste lahenduste tõttu. Seetõttu on PVDF -membraani keemiline stabiilsus murettekitav reoveepuhastuse või membraani kontaktori rakendamisel happegaasi imendumiseks. Põhjus on see, et PVDF -membraan paigutatakse tugevasse aluselisse lahusesse ja alkab aluselise keemilise pesemisega, mis vähendab selle stabiilsust oluliselt.

Siiani on selle rakenduse jaoks asjakohased vaid mõned uuringud PVDF -i membraanide keemilise stabiilsuse kohta. Pärast kuuma leelise töötlemist muutus PVDF -kilede fluorinivärv tumedamaks, mis näitab, et polümeeri ahelas sisalduv dehüdrofluoriatsioon viis C = C -sidemete moodustumiseni. Uurimised on näidanud, et naatriumhüdroksiidi keemilisi rünnakuid PVDF -membraanidel saab kiirendada rõhu rakendamisega. Ja kui piisavalt rõhku avaldatakse, ilmnevad membraanile praod. Nad näitasid, et naatriumhüdroksiidi lahus võib keemiliselt rünnata alfa -konformatsiooni PVDF -is ja jälgida naatriumhüdroksiidi lahusesse sukeldatud PVDF -proovide tuhmumist. Samal ajal uuriti pvdf ja naatriumhüdroksiidi vesilahuse vahelist reaktsiooni kvaternaarse ammooniumisoola või fosforihalogeniidi juuresolekul faasiülekande katalüsaatorina. PVDF -i värvimuutust täheldati pärast seda, kui membraan sukeldati mõne tunni jooksul kõrgel temperatuuril naatriumhüdroksiidi vesilahusesse ja seda reaktsiooni kiirendati märkimisväärselt tetrabutüülammooniumbromiidi (TBAB) olemasoluga, millest TBAB on heade kastiväljak. Fourier -teisenduse infrapuna (FTIR) tulemused näitasid süsiniku - süsiniku kahe- ja kolmekordsete sidemete moodustumist, mis omistati vesinikfluoriidi molekulide elimineerimisele. Ülalkirjeldatud teabe põhjal saab teha mitmeid järeldusi: alfa -konformatsioonis ründab naatriumhüdroksiidilahus keemiliselt PVDF ja

Selle värvi värvus; Naatriumhüdroksiidi keemilist rünnakut/reaktsiooni PVDF -is võib temperatuuri tõusu ja katalüsaatori olemasoluga veelgi kiirendada. Ülaltoodud tegurid, nagu temperatuur, rõhk, kokkupuute aeg, rünnakutsükli sagedus, keemiline kontsentratsioon ja mehaanilise stressi tüüp, mõjutavad väga olulist PVDF -membraani keemiat. Asjakohased uuringud on suure tähtsusega, kuid see on siiski väga keeruline.

Polüvinüdadeenfluoriidi kile on nii mures ja rakendatud põhjus, et võrreldes teiste polümeermaterjali kiledega, on sellel silmapaistvad omadused, näiteks ülikiire termiline stabiilsus, keemilised stabiilsus ja mehaanilised omadused, hüdrolüüsi stabiilsus. Nüüd on PVDF -i membraan membraanrakenduse turul võtnud absoluutse domineeriva positsiooni, näidates ülitähtsat raviefekti. Vaatamata sellele mõjutab membraani jõudlust endiselt ja taotlusprotsessi jäetakse mõned puudused.

1) PVDF -membraani kõrge hüdrofoobsuse tõttu nõuab tegelik rakendus PVDF -membraani hüdrofiilset võimekust, seega viiakse läbi PVDF -membraani seotud hüdrofiilne modifikatsioon. PVDF -membraanravi protsess võib põhjustada membraani kristallilisuse või morfoloogia muutumist ning membraani mehaanilise tugevuse või löögikindluse muutumist, mis on põhjustatud lähedasest ja vahepealsest.

2) Kui PVDF -membraani töödeldakse kõrgel temperatuuril, põhjustab see dehüdrofluoriidi reaktsiooni, mis vähendab oluliselt membraani stabiilsust. Seetõttu peame PVDF -membraaniga tegelemisel tähelepanu pöörama temperatuuri mõjule.

3) Lisaks ülaltoodud mõjudele mõjutavad PVDF -membraani keemilist vastupidavust mõned lahustid, näiteks tugevad leelislahused, estrid ja ketoonid