(1)表面涂覆 [7~11]
通过物理吸附等手段,可以轻易的将具有亲水功能的高分子聚合物涂覆在膜表面,形成保护层。根据成膜过程可以分为直接和间接两种方法。直接法即直接将带有某些功能的高分子涂在膜表面;间接法是把带有某些官能团的均聚物或共聚物溶液涂覆在基膜上,比如纤维素、壳聚糖、聚乙烯醇(PVA)及聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等,待溶剂蒸发后,聚合物膜就会从基膜上剥离出来。
Jennifer 等[12]人采用聚乙烯醇(PVA)水溶液作为改性物质对PVDF膜进行表面亲水改性,使部分水解的PVA涂覆在超滤膜表面。实验考察原膜和改性膜之间的分离效率和抗污染性能,结果表明改性膜较原膜的表面粗糙度降低,且由于氧原子的富集膜表面的亲水性和抗污染性能明显提高。
Xu等[13]利用PVP中含有酰胺结构能与羟基形成氢键这一原理,将PVP作为改性物质,对PVDF膜进行改性,增强了膜的亲水性。
(2)表面接枝
利用化学方法或高能量射线辐照法如UV光引发、等离子体、紫外射线、X-射线、γ-射线、α-射线及中子射线等,在膜表面引入亲水基团,形成一层稳定结合的亲水层,从而制得亲水性和抗污性能优良的PVDF超滤膜。这一方法则避免了接枝层在操作过程中的脱落,使改性膜长时间内保持稳定。
李晓等[14]采用γ-射线的方法对PVDF超滤膜表面接枝丙烯酸进行改性,实验结果表明,改性膜的亲水性明显提高,表面接触角由83。3°降至39。2°。
(3)PVDF膜表面亲水改性新发展
近几年来,膜表面接枝改性方面有了新发展。通过活性可控聚合方式反向加成裂解链转移聚合,将亲水性单体[15,16]等直接接枝到PVDF膜表面,于是在PVDF膜表面形成亲水性聚合物,而且在接枝链末端也可以继续引发聚合。因此,PVDF膜表面亲水改性的一个新方法是活性可控自由基聚合法[6]。有时可将表面涂覆和表面接枝两种方法相结合,先将被接枝的亲水性分子涂覆在PVDF超滤膜表面,然后通过化学方法引发接枝反应,以达到改性的目的。
1。3。2 共混改性
共混改性[5]是指在制备PVDF超滤膜过程中,在铸膜液中加入亲水性强的新材料共混,以增强膜的亲水性。共混改性是一种简单有效的改善PVDF超滤膜性能的方法。新材料为有机高分子材料和无机纳米粒子。
(1)与高分子聚合物材料共混
通过与高分子聚合物材料的混合,均衡两种或两种以上的高分子材料性能,以制备性能更优良的膜材料[17]。通过共混改性,改善高分子膜的疏水性,提高膜的亲水性和抗污染性,增加膜的使用寿命。这类有机高分子材料还能调整铸膜液的热力学性质从而控制膜的形貌、孔径等。
(2)与无机材料共混论文网
另一种常用的添加剂为无机纳米粒子,通过与有机高分子材料的混合来制备有机/无机复合材料,可以制备出具有优良结构和性能的新型膜。常用的无机纳米粒子有TiO2[18],SiO2[19],Al2O3[20-21] 和ZrO2 [22-23]等。
吕慧等[24]通过纳米共混的方法,制备出了PVDF与纳米铝(Al2O3)及纳米二氧化钛(TiO2)的复合超滤膜。研究发现,无机纳米粒子的加入,改善了超滤膜的性能,且在PVDF膜中同时添加纳米铝和纳米二氧化钛的制得的复合超滤膜的性能最好。
闫勇等[25]采用溶胶-凝胶法制备了不同纳米粒子TiO2含量的TiO2/PVDF超滤膜,研究TiO2粒子含量的对膜性能及结构的影响。结果表明,由于纳米粒子TiO2的加入,超滤膜的孔隙率、接触角和结构等都发生了明显的变化。
陈娜等[26]采用相转化法和溶剂浇铸法,制备出了两种SiO2/PVDF复合超滤膜。结果表明,SiO2纳米粒子的加入能增强膜的亲水性,且膜的纯水通量、截留率、孔隙率和结构都发生了显著的改变。