1960 yılında, ilk ticari ince film faz dönüşüm süreci ile hazırlandı ve böylece membran ayırma teknolojisi alanında önemli bir kilometre taşını işaretledi. Bu büyük icattan sonra gaz ayırma, mikro filtrasyon, ultrafiltrasyon ve ters ozmoz, vb. Ayrıca büyük ölçekli endüstriyel olmaya başladı. Şu anda, membran ayırma teknolojisinin uygulanması, biyoteknoloji, enerji, elektronik, çevre ve kimyasal uygulamalar gibi neredeyse tüm endüstriyel alanları kapsamaktadır. 1980'lerden bu yana, bir dizi çalışma PVDF membranlarının performans özelliklerini bildirmiştir. Diğer ticari polimer malzemelerle karşılaştırıldığında, bir membran materyali olarak poliviniliden florür (PVDF) çok dikkat çekmiştir. Bunun nedeni, poliviniliden florür materyalinin yüksek mekanik mukavemet, iyi termal stabilite, güçlü kimyasal direnç, yüksek su direnci gibi mükemmel performansa sahip olmasıdır, bu makalenin esas olarak poliviniliden florür materyalinin performansını incelemek ve araştırmaktır, daha fazla PVDF özelliklerinin derinliği anlaşılmasıdır.

Poliviniliden florür (PVDF) membran

Son yıllarda, poliviniliden florür (PVDF) membran en popüler membran malzemelerinden biri haline gelmiştir. PVDF membranları politetrafloroetilen (PTFE) ve polipropil (PP) kadar hidrofobik olmasa da, poliimid (PI), polieter sülfon (PE) ve Polisülfon (PS) gibi diğer malzemelerle karşılaştırıldığında, PVDF membranları daha hidrofobiktir. Çözücü seçiminin karmaşıklığı ve özelliği nedeniyle, polipropilen film ve PTFE filminin faz dönüşüm yöntemiyle hazırlanmasının sınırlamaları vardır. Bu nedenle, PVDF hala membran damıtma ve membran kontaktör uygulaması gibi uygulama alanında en iyi membran malzemesi seçimidir. Bu sonucun nedeni, PVDF'nin ortak organik çözücülerde kolayca çözülebilmesidir. Bir dizi araştırma, faz dönüşüm yönteminin gözenekli PVDF membranlarını hazırlamak için çok basit bir daldırma yağış kullandığını göstermiştir. Ayrıca, PVDF membranının termal stabilitesi, onu çok çeşitli endüstriyel uygulamalar için optimal bir seçim ve popüler bir ince film malzemesi haline getirir. Yüksek mekanik mukavemeti ve mükemmel kimyasal direnci nedeniyle, PVDF membran diğer membran malzemelerinden daha iyi bir seçimdir. Olağanüstü özellikleri, atık su arıtma uygulamaları için daha uygun hale getirir. Ayrıca, PVDF membranı, kendi saf bir polimer üretmek için düşük - seviye ekstraksiyon işlemi ile saflaştırılabilir. Bu, biyomıp ve biyo -bulunma alanlarında yaygın olarak kullanılmasını sağlar. Diğer kristal polimerlerden farklı olan PVDF'nin kendisi, çeşitli karışık çözücü bileşenleri arasında poli (metil metakrilat) (PMMA) gibi diğer polimerlerle yüksek derecede uyumluluğa sahiptir. Bu özellik, membranın kendi performansını mükemmelleştirmesine ve iyileştirmesine, membran hazırlama sürecinde daha iyi performansı artırmasına yardımcı olabilir. Ek olarak, bazı spesifik fonksiyonlar daha fazla kimyasal modifikasyon ile elde edilebilir ve elektron ışını radyasyonuna veya gama radyasyonuna maruz kaldığında çapraz - bağlantı da yapılabilir.

PVDF membran malzemelerine ek olarak, poli (viniliden florür - heksafluoropropilen) (p (vdf - hfp)) vb. Diğer bazı floropolimer membran malzemeleri vardır. malzeme. Bu nedenle, P (VDF - HFP) membran materyali, membran kontaktörünün uygulanmasında PVDF membran malzemesinden daha umut verici bir uygulamaya sahiptir. P (VDF - HFP), şarj edilebilir lityum - iyon piller alanında bir ayırma malzemesi olarak da kullanılabilir, çünkü büyük miktarlarda sıvı elektrolitleri engelleyebilen daha amorf amorf alan özellikleri içerir.

PVDF'nin termal stabilitesi

Hepimizin bildiği gibi, PVDF mükemmel termal stabilitesi nedeniyle uygulama alanında büyük ilgi gördü. Genel olarak, floropolimerler hidrokarbonlardan daha kararlıdır. Flor atomlarının zincir üzerindeki yüksek elektronegatifliği ve C - F bağının yüksek ayrışma performansı, floropolimeri ultra - yüksek stabilite sağlar. Genel olarak stabil veya inert olmasına rağmen, yüksek sıcaklık işlemleri sırasında PVDF'nin bozulması gözlenmiştir. PVDF'nin termal bozulması, orta, hafif ve yüksek sıcaklıklı vakumda incelenmiştir. Sonuçlar, PVDF'nin vakum altında yüksek sıcaklıkta termal bozulmasına, aynı zamanda termal bozunma mekanizması olan dehidroflorinasyon (veya HF kaybı) neden olduğunu göstermektedir. Yakınlık, karbon - karbon çift bağları (c = c) veya polimer çapraz bağlama dahil olmak üzere bir dizi kimyasal reaksiyona yol açabilir. İNCİR. 1, PVDF'de olası dehidroflorinasyon mekanizmasının şematik bir diyagramını göstermektedir. Liberal radikallerin oluşumu gibi diğer olası yanıtlar önerildi

PVDF'nin düzgün olmayan termal bozulması, 160 ℃ 'da kristalizasyonun sonucudur. PVDF membran örneklerinin farklı bozunma oranlarında eşit olmayan renklendirme gösterdiği gözlenmiştir. Bu, peletlerin farklı şekillerinden kaynaklanmaktadır. Bozunma işlemi esas olarak amorf bölgede değil kristal bölgede meydana gelirken, bu diğer polimer bozunma süreçlerinde ortaya çıkmaz. Hidrojen florürün kaybolması, küçük bir zincirin kırıldığı veya çapraz - bağlantılı olduğu bozunma işlemini kontrol eder. Isıl işlemenin sonuçları, moleküler zincirlerdeki bileşimsel ve konformasyonel değişikliklerin, kristalizasyon işleminde çok sayıda ek absorpsiyon bandının varlığı nedeniyle kızılötesi spektrumda ortaya çıktığını ve uzun olduğunu göstermektedir -

PVDF'nin kimyasal direnci

PVDF, çoğu kimyasaldan farklıdır, çünkü iyi kimyasal stabiliteye sahip kısmi çözücülerde çözülür. Bu çözücülerin bazıları, halojenler ve oksidanlar, inorganik asitler ve lipit, aromatik ve klorlu çözücüler gibi birçok sert kimyasal içerir. PVDF'nin büyük tedarikçilerinden biri olan Akama Corporation tarafından sağlanan bilgilere göre, PVDF'nin kimyasal istikrarı, yukarıda belirtilen kimyasallar arasında en seçkin olarak kabul edilmektedir. Bununla birlikte, PVDF'nin iyi kimyasal stabilitesi, esterler, ketonlar ve güçlü alkali çözeltiler için ciddi şekilde hasar gördü. Bu nedenle, PVDF membranının kimyasal stabilitesi, asit gazı emilimi için atık su arıtma veya membran kontaktörünün uygulanmasında bir endişe kaynağıdır. Bunun nedeni, PVDF membranının güçlü bir alkalin çözeltisine yerleştirilmesi ve stabilitesini büyük ölçüde azaltan alkalin kimyasal yıkamaya maruz kalmasıdır.

Şimdiye kadar, bu uygulama ile ilgili PVDF membranlarının kimyasal stabilitesi üzerine sadece birkaç çalışma bulunmuştur. Sıcak alkali tedavisinden sonra, PVDF filmlerinin florlama rengi daha koyulaştı, bu da polimer zincirindeki dehidroflorinasyonun C = C bağlarının oluşumuna yol açtığını gösterdi. Araştırmalar, PVDF membranları üzerinde sodyum hidroksitin kimyasal ataklarının basınç uygulanarak hızlandırılabileceğini göstermiştir. Ve yeterli basınç uygulandığında, membranda çatlaklar görünür. Sodyum hidroksit çözeltisinin PVDF üzerindeki alfa konformasyonuna kimyasal olarak saldırabileceğini ve sodyum hidroksit çözeltisine daldırılmış PVDF örneklerinin solmasını gözlemleyebileceğini gösterdiler. Aynı zamanda, PVDF ve sodyum hidroksit sulu çözeltisi arasındaki reaksiyon, faz transfer katalizörü olarak kuaterner amonyum tuzu veya fosfor halinin varlığında veya yokluğunda incelenmiştir. PVDF'nin renk değişimi, membranın sulu sodyum hidroksit çözeltisine birkaç saat boyunca yüksek sıcaklıklarda daldırıldıktan sonra gözlendi ve bu reaksiyon, tetrabutilammonium bromür (TBAB) varlığı ile büyük ölçüde hızlandırıldı, bu da tbAb, siyah tozlar için iyi bir katalisttir. Fourier dönüşümü kızılötesi (FTIR) sonuçları, hidrojen florür moleküllerinin ortadan kaldırılmasına atfedilen karbon - karbon çift ve üçlü bağlarının oluşumunu ortaya çıkardı. Yukarıda açıklanan bilgilere dayanarak, birkaç sonuç çıkarılabilir: Alfa konformasyonunda, sodyum hidroksit çözeltisi kimyasal olarak PVDF'ye saldırır ve

Rengini çözmek; Sodyum hidroksitin PVDF üzerindeki kimyasal saldırısı/reaksiyonu, artan sıcaklık ve katalizör varlığı ile daha da hızlandırılabilir. Sıcaklık, basınç, maruz kalma süresi, saldırı döngüsü frekansı, kimyasal konsantrasyon ve mekanik stres tipi gibi yukarıdaki faktörlerin PVDF membran kimyası üzerinde çok önemli bir etkisi vardır. İlgili araştırmalar büyük önem taşıyacak, ancak yine de çok zorlayıcı.

Poliviniliden florür filminin bu kadar ilgili ve uygulanmasının nedeni, diğer polimer malzeme filmleriyle karşılaştırıldığında, ultra - yüksek termal stabilite, kimyasal stabilite ve mekanik özellikler, hidroliz stabilitesi gibi olağanüstü özelliklere sahip olmasıdır. Şimdi membran uygulama pazarında, PVDF membran, süper yüksek bir tedavi etkisi gösteren mutlak baskın bir pozisyon aldı. Buna rağmen, membranın performansı hala etkilenecek ve başvuru sürecinde bazı kusurlar bırakılacaktır.

1) PVDF membranının yüksek hidrofobikliği nedeniyle, gerçek uygulama PVDF membranının hidrofilik kapasitesini gerektirir, bu nedenle PVDF membranının ilgili hidrofilik modifikasyonu gerçekleştirilecektir. PVDF membran tedavisi işlemi, membranın kristallik veya morfolojisinin değişmesine ve yakın ve intergraping'in neden olduğu membranın mekanik mukavemet veya darbe direncinin değişmesine yol açabilir.

2) PVDF membran yüksek sıcaklıkta tedavi edildiğinde, membranın stabilitesini büyük ölçüde azaltan dehidroflorür reaksiyonuna yol açacaktır. Bu nedenle, PVDF membranı ile uğraşırken sıcaklığın etkisine dikkat etmeliyiz.

3) Yukarıdaki etkilere ek olarak, PVDF membranının kimyasal direnci, güçlü alkali çözeltiler, esterler ve ketonlar gibi bazı çözücülerden etkilenecektir.