然而,聚乙烯醇(PVA)膜也存在着亲水PVA在水溶液中易溶胀且对水的渗透选择性变低、机械强度降低等缺点。目前,主要采用使用有机酸及其衍生物、无机盐类等交联剂,通过交联反应改变PVA高分子网络结构、增强其刚性来解决这一问题。但是使用交联剂又会使膜表面亲水性下降,从而产生降低水的渗透性能等一系列问题,即“Trade-off”效应。
为了有效克服“Trade-off”效应,专家们提出了有机-无机纳米杂化膜的思路。
1。1。6有机-无机杂化膜
有机膜密度低,成膜性好、价格低廉,抗腐蚀性差。与有机膜相比,无机膜具有耐高温性好、化学稳定性好、机械强度大、抗微生物腐蚀、使用寿命长等优点,目前在工业中应用广泛。但其也存在着无弹性、不易加工成型、不适用于热强碱系统、制作成本高昂、选择做无机物膜的材料较少等缺点。
有机-无机杂化膜的产生弥补了膜技术在材料特性存在的薄弱点,增强了膜的机械性能,调整了疏水-亲水性能,调节了孔隙率,集有机膜和无机膜的优势于一体。
2009年,Penkova等[ ]通过将聚酰胺(PA)和C60共混来制备不同C60添加量渗透汽化复合膜。结果表明,复合膜的水接触角降低;C60中的微孔可作为传输水分子的通道,在90wt。%的甲醇水溶液分离体系中,膜PA+5wt。% C60选择性高达600,是纯PA膜的4倍,膜的选择性和渗透通量得到了显著提高。
2010年,张玲等[ ]进行PVA膜上下包覆纳米SiO2的丙烯腈/丙烯酸的优先透水共聚膜制备实验。结果表明,在65℃、分离98wt。%甲醇水溶液,添加0。15wt。%的纳米SiO2复合膜,分离因子可达1534,通量为583g/(m2·h),是纯膜分离因子的9倍。文献综述
2011年,在碳纳米管改性膜方面,Shirazi课题组和施国忠课题组分别进行了实验。Shirazi等[ ]进行不同碳纳米管(CNTs)添加量的PVA复合膜制备实验,结果表明,添加2wt。% CNTs的PVA复合膜选择性为1794,是纯膜的15倍,CNTs的加入,复合膜的网状结构得到了有效调节,CNTs复合膜的亲水性显著加强;施国忠等[ ]通过溶液共混来制备羧基化多壁碳纳米管/壳聚糖(MWNT-COOH/CS)杂化膜,结果表明,随着MWNT-COOH填充量的增加,膜的通量显著增大。
2014年,Penkova等[ ]进行改性的富勒烯(C60(OH)22-24)与马来酸交联、制备PVA渗透汽化膜实验,随着富勒烯的加入,PVA膜与填充的富勒烯之间的相互作用增强,膜的亲水性能明显增加,膜的选择性有了很大的提高,复合膜渗透通量达到了800 g/(m2·h),是纯膜的4倍。
2015年,Olukman等[ ]通过使用TDVP方法进行了Fe3O4与PVA共混的渗透汽化复合膜制备实验。结果表明,在30-50℃范围内,膜分离因子和渗透通量的变化范围分别为29。1-14000和0。015-0。091 kg/(m2·h);膜的透水性能随着Fe3O4的加入而明显增加。此外,Olukman等[ ]还进行了将甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(HEMA)和丙烯腈(AN)通过紫外线嫁接到PVA上的实验,Fe3O4在反应液中原位合成,制备了PVA-g-AN/HEMA-Fe3O4纳米复合渗透汽化膜。结果表明,接触角显著降低;在30-50℃温度条件下,分离80wt。%丙酮水溶液,渗透通量为0。200 kg/(m2·h),分离因子为120。
2016年,Dai等[ ]进行制备Ag改性GO (Ag-GO)与PVA掺杂的纳米复合膜实验。结果表明,添加15wt。% Ag-GO,分离因子由纯膜的10上升到35;添加20wt。%Ag-GO,通量由700 g/(m2·h)升高到1600 g/(m2·h)。
一系列实验结果表明,无机纳米单体颗粒的加入,能够有效改善膜的微结构,增加膜的亲水性。在众多纳米无机填料中,石墨相氮化碳(g-C3N4)的出现为PVA膜材料的发展开辟了一条新的发展方向。