1。3  PVDF超滤膜的改性[5, 6]

PVDF超滤膜的改性主要有共混改性法[5]和表面改性法[6]。

1。3。1  共混改性

共混改性[5]是指在制备PVDF超滤膜过程中,在基体中加入一种或几种新材料共混,通过添加新材料优化PVDF材料的某些性能,均衡体系材料的性能并获得综合性能更理想的超滤膜。共混改性是一种简单有效的制备性能优异的PVDF超滤膜的方法。新材料为高分子聚合物材料或无机材料。

(1)与高分子聚合物材料共混

通过与高分子物质的混合,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[7]。通过共混改性,主要是改善聚合物的成膜性和稳定性,改善高分子膜的疏水性,提高膜的抗污染性。

徐晶晶等[8]考察了PVC/PVDF/PMMA共混体系的相容性,结果表明该体系为部分相容。同时采用相转化法将相容性较好的共混体系制备成共混膜。通过测定共混膜的纯水通量、接触角、机械强度和伸长率,考察了改性膜的渗透性能和机械强度,结果表明共混改性后,共混膜的渗透性能和机械强度相比于纯膜均有很大程度的提高。并且通过实验发现该体系的最佳共混配比为6:1:3。

(2)与无机材料共混

在有机高分子材料中添加无机材料来制备有机/无机复合材料,可以制备出既具有优良的高分离性能又能承受较为严苛的环境条件的新型膜。

Yong Wei等[9]通过研究不同形态(纳米粒子及纳米线)TiO2与PVDF共混制得共混膜,实验结果发现TiO2以纳米线的形式与PVDF共混时,TiO2分散较均匀并且共混膜的孔径比PVDF膜小,而当TiO2以纳米粒子与PVDF共混时,则在体系中聚集分散不开。对共混膜的力学性能测定,结果表明TiO2含量相同时,TiO2以纳米线形式与PVDF共混时,共混膜的机械强度大于TiO2以纳米粒子与PVDF共混膜。进一步研究发现,随着体系中TiO2含量增加,TiO2以纳米线的形态与PVDF的共混膜的水通量、亲水性、抗污染性也有所提高。论文网

1。3。2  表面改性

目前对PVDF超滤膜表面的亲水改性,主要方法有表面涂覆、表面化学处理、表面接枝等[10],该方法的主要特点是不改变膜本体的结构和性质,只改善膜表面的亲水性、力学性能、渗透性能、分离性能等。PVDF膜的表面改性是指在通过紫外射线、γ-射线、等离子体等高能量辐照、表面涂覆等方式,在PVDF超滤膜表面引入各种极性基团或含有亲水基团的分子链段,使PVDF膜表面显示出亲水性。其中表面接枝方法可以在PVDF膜表面接枝一些亲水官能团或分子链,改性膜的亲水效果更稳定持久[10]。

(1)PVDF表面涂覆改性[11~15]

由于涂覆物质的疏水部链端与膜表面的PVDF分子链之间可以产生氢键作用,当涂覆具有两亲性结构的物质时,其亲水部分会覆盖在膜表面,并在膜表面形成一种保护层。根据成膜过程可以分为直接和间接2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,待溶剂蒸发后,聚合物膜就会从基膜上剥离出来。

汪帅等[16]采用涂覆3-羟基-L-络氨酸(左旋多巴,L-DOPA)和再接枝氨基聚乙二醇单甲醚(MPEG-NH2)的方法对PVDF膜进行表面亲水改性,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孔径和纯水通量均减小,但膜表面的亲水性和抗污染性能明显提高。

(2)PVDF膜表面的物理吸附改性

膜表面的物理改性是指表面活性剂的亲水基或疏水基由于氢键、交联等作用吸附在PVDF膜表面上。溶液中的亲水基团与其相接界面上形成具有选择性的定向吸附,从而改变界面的状态或性质。由于膜表面吸附表面活性剂从而形成一层带电特性的亲水层,膜表面形成的亲水层就会阻挡蛋白的吸附,所以膜表面的物理吸附改性不仅增大了膜的初始通量,而且降低了分离过程中的通量衰减和蛋白吸附量。但是通过该方法在膜表面形成的亲水层容易脱落,改性效果不稳定且不够持久。

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