PVDF膜的新水改性及抗污染性能研究.pdf

1、聚偏氟乙烯(PVDF)是一種有著極好機械強度、化學穩(wěn)定性和成膜性的聚合物,是制備超濾或微濾分離膜的優(yōu)良原料。但是,PVDF的強疏水性使這種膜用于處理水溶液時,存在以下兩個問題:一是膜對水的滲透阻力大,因此操作時需較高的工作壓力;一是膜在使用過程中,容易受到蛋白質的吸附污染導致滲透通量的急劇下降。對PVDF膜進行親水改性是解決上述弊端,提高膜的通量,降低膜的污染、延長膜的使用壽命的主要方法,使其更適應于生化、醫(yī)藥、凈水等領域的使用。

2、>　　 本論文研究了通過表面接枝改性提高PVDF膜親水性的方法。由于PVDF分子的化學鍵能高,表面接枝需要很高的能量。為此,我們采用了一種先共混再接枝的方法。首先選用少量光活性聚合物PES與PVDF共混制膜。然后通過表面紫外輻照接枝反應,在PVDF/PES共混膜表面接枝親水性強的單體。如N-乙烯基-2-吡咯烷酮(NVP)和2-丙烯酰胺基-2甲基丙基磺酸(AMPS)。論文采用DMA、ATR-FTIR、表面接觸角測定儀、EDS、SEM等方

3、法系統(tǒng)研究了用上述方法對PVDF膜進行改性的效果,及表面性能和形態(tài)的變化。論文通過測定改性前后膜對BSA的靜態(tài)吸附以及膜對水和BSA溶液的超濾性能系統(tǒng)的研究了接枝反應對膜的抗污性能的影響。研究結果表明,當PES的含量在鑄膜液中低于0.5％時,制得的膜的機械性能沒有發(fā)生變化。通過在PVDF膜中共混少量PES的方法制成的膜容易在能量較低紫外光源輻照下在表面發(fā)生接枝反應。親水性單體的接枝率隨著接枝時間的增加而增加,膜的接觸角也同步下降,表明改

4、性后膜表面的親水性有顯著改善。膜對BSA靜態(tài)吸附的結果表明,通過接枝改性后的膜對蛋白質的吸附量明顯減小,說明改性膜對蛋白質的抗污染能力有明顯提高。超濾的結果表明,接枝改性的PVDF膜的性能相對比較穩(wěn)定,其純水通量只需通過簡單清洗即能大部恢復。改性膜顯示出更強的抗污染能力。例如,用光強為3.44 mW/cm2的紫外光源,在5％NVP溶液中接枝改性7分鐘的PVDF/PES膜,其水接觸角從74°下降到37°,膜對BSA的吸附量從159±2μg

5、/cm2下降為19±2μg/cm2。與未改性PVDF膜相比,PES/PVDF接枝改性膜在相同的測試條件下,其受蛋白質污染的程度減少了66％,經(jīng)過化學清洗之后水通量恢復率提高了32％。
　　 本論文還研究了通過紫外輻照接枝改性的方法制備荷正電納濾膜的方法。提出該課題的主要思路是由于荷負電納濾膜在處理高價陽離子鹽溶液時會出現(xiàn)截留率下降的現(xiàn)象。荷正電納濾膜的制備是通過紫外輻照接枝的方法將一定量的對氯甲基苯乙烯單體接枝到膜表面使形成納濾

6、膜,然后通過季銨化反應,和鹽酸處理使形成荷正電的季銨離子。研究結果表明,用上述方法制成的膜顯示荷正電納濾膜的性能。通過延長接枝時間和增加輻照強度可以使膜的接枝率得到提高。同時隨著接枝率的提高和季銨化程度的增加,膜的表面接觸角也有了顯著的下降。對膜的納濾性能測試表明,此方法制備的膜在處理高價陽離子時表現(xiàn)出了優(yōu)異的納濾性能。例如,當光強度為3.44 mW/cm2時,接枝10min的膜對MgCl2的截留率達到70％,對NaCl的截留率為39％