PVDF具有优异的热稳定性、化学稳定性和易成膜等特点,已被广泛应用于微滤、超滤等行业[11]。凹土能吸附水中的重金属离子,有机污染物,无机阴离子等,所以被运用在水污染处理中,与PVDF结合效果更明显[12]。
1。3 聚偏氟乙烯(PVDF)
1。3。1 PVDF的性质
聚偏氟乙烯(PVDF)是一种半结晶聚合物,含59。4%的氟(质量百分含量)和3%的氢(质量百分含量)。商品PVDF通常是由偏氟乙烯单体通过自由基引发以乳液聚合或悬浮聚合制备的[13,14]。结构式如下:
PVDF优点很多,高机械强度和化学稳定性让PVDF适用于水处理。但是由于PVDF有较强的疏水性,容易吸附油脂,不能完全满足在水处理中的要求,因此对PVDF膜改性以获得所需功能的材料是目前迫切需要的重要课题[15]。
1。3。2 PVDF膜的制备
PVDF膜的制备方法有很多,包括浸没沉淀相转化法(NIPS)、热致相分离法(TIPS)、拉伸法等。
1、浸没沉淀相转化制备方法
PVDF易溶解于常见有机溶剂中。将PVDF溶于溶剂中,一般选择与PVDF相似相溶的极性溶剂,制成聚合物溶液,刮涂在玻璃上,然后浸没在非溶剂中沉淀,由于溶剂与非溶剂的传质交换,实现两相分离。膜的结构是由传质和相分离两者共同决定的,溶剂和非溶剂的选择是影响膜结构的重要因素[16]。
2、热致相分离法(TIPS)论文网
热致相分离法是一项由温度改变驱动项分离的制膜方法。首先选择与高聚物相融的稀释剂,在高温下形成均一溶液。然后将所得溶液制备成所需形状,如平板膜,中空纤维膜,管状膜,接着进行最重要一步,降温冷却,分离固化,再根据膜结构采用萃取,挥发或其他方法去除稀释剂,最后进行膜的后处理[17]。
3、拉伸法
拉伸法是指结晶性聚合物先在高应力作用下变成薄膜状或中空纤维,后经拉伸形成微孔,最后固定结构得到多孔膜。它的原理是利用材料中聚集态结构变化,拉伸程度与材料的微孔尺度有关,Hu等[18]结合聚合物共混界面相分离致孔机理与拉伸法,制备了聚氨酯(PU)/PVDF共混中空纤维膜,性能优良,使聚合物共混物也可以成为拉伸法的制膜材料,让拉伸法有了更多应用范围,能够最大范围发挥作用。
1。3。3 PVDF膜的改性
由于PVDF有较强的疏水性,容易吸附油脂,不能完全满足在水处理中的要求,因此需要对其进行改性。PVDF膜的改性方法分为膜本体改性和膜表面改性。膜本体改性是指改变铸膜液的配比,分为共聚改性和共混改性。膜表面改性主要指改变成膜以后的膜表面亲水基团[19]。
1、膜本体改性
(1)共聚改性
共聚改性是通过化学方法来改善PVDF 膜的亲水性。先活化聚偏氟乙烯分子链的活跃性,再在分子链上引入羟基、羧基等极性基团,或者通过改性接枝的方法引入亲水性单体。共聚改性能显著提高亲水性,聚偏氟乙烯引进侧链后会减弱分子链偶极间的相互作用力,抑制结晶形成,改变膜的结构。
(2)共混改性
共混改性是用物理机械方法在溶剂中加入能改善材料性能的助溶剂,通过引入氢键、交联等接枝方法综合各材料性能引入大量亲水集团。此方法改善了膜表面孔隙结构分布和亲水性,简单高效但持久性差[20]。
共混改性的优点其一是优化现有膜材料,最大限度改进膜性能,其二是通过改变配方来控制膜孔结构,改善新型膜材料的分离性能。
共混改性对膜材料选择要求较低,却能有效制备高性能膜,简单高效。相对于其他改性方法,共混改性过程简单易操作、改性效果明显,因此是膜改性研究的最常用的方法之一[21]。