紫外光接枝制備溫敏型超濾膜的研究.pdf

1、紫外光接枝改性是分離膜功能化的一個重要手段，將溫度敏感性聚合物接枝到分離膜上可獲得溫度敏感型分離膜，這是一種能夠響應外界溫度變化并自動調節(jié)其分離作用的智能型分離膜，能適應更苛刻的應用環(huán)境、滿足更復雜的分離要求，具有廣闊的應用前景。 本研究提出了一種制備溫度敏感型分離膜的新方法。通過丙烯腈(AN)與光敏性單體N,N-二乙基二硫代氨基甲酸甲基乙烯苯(DTCS)進行自由基共聚反應，制備分子鏈中含有N,N-二乙基二硫代氨基甲酸基(DC)

2、的共聚物膜材料P(AN-co-DTCS)，檢測該共聚物的紫外吸收光譜，發(fā)現(xiàn)其對248nm和270nm的紫外光有較強的吸收，具有良好的光敏性，因此，采用此共聚物制各的基膜，在進行紫外光接枝改性時，不需要添加光引發(fā)劑，通過基膜分子鏈上的光敏性基團被激發(fā)產生活性點，可以引發(fā)N-異丙基丙烯酰胺(NIPAAm)進行接枝聚合反應。接枝膜的紅外光譜圖上出現(xiàn)了NIPAAm的羰基伸縮振動所產生的酰胺Ⅰ特征吸收峰和N-H伸縮振動所產生的倍頻吸收峰，從而說明

3、采用紫外光接枝的方法成功地將NIPAAm接枝到紫外光敏感性超濾基膜上。 通過考察光接枝聚合條件對NIPAAm接枝率的影響，發(fā)現(xiàn)在實驗條件范圍內，升高反應溫度、延長反應時間，NIPAAm的接枝率逐漸增大，但是，隨著溫度的升高和時間的延長，溫度和時間對接枝率的影響程度逐漸減弱。接枝單體濃度小于0.4mol/L 時，接枝率隨著單體濃度的增大呈線性增長，在接枝單體濃度為0.4mol/L 時，接枝率達到最大值，而后隨著單體濃度的增大，接枝

4、率反而降低。采用掃描電鏡(SEM)觀測具有不同接枝率的PNIPAAm接枝膜的斷面結構，發(fā)現(xiàn)與基膜相比，接枝膜表面膜孔變得致密，且接枝膜膜孔內也存在PNIPAAm接枝鏈。原子力顯微鏡(AFM)照片顯示，與未接枝基膜相比，PNIPAAm接枝膜的表面粗糙度增大。膜表面靜態(tài)水接觸角研究結果表明，室溫下PNIPAAm接枝膜表面水接觸角隨著NIPAAm接枝率的升高而降低，即膜表面潤濕性能得到改善。 不同溫度下，PNIPAAm-g-P(AN-

5、co-DTCS)接枝膜在去離子水中的溶脹和消溶脹行為反映了PNIPAAm接枝鏈的親水和疏水性能隨溫度的變化。處于溶脹和消溶脹狀態(tài)的PNlPAAm接枝鏈對膜孔的堵塞程度不同，從而造成接枝膜的水通量會隨著溫度的變化發(fā)生不連續(xù)改變。同時，不同接枝率的接枝膜對其通量具有不同的溫敏調控作用，我們建立了一種通量模型對此進行了解釋。通過考察PNIPAAm接枝膜的溫敏分離性能，發(fā)現(xiàn)接枝率為5.35％的PNIPAAm接枝膜對分子量為6.8×10<'4>的