然而,被截留大分子与胶体在膜表面的堆积会引起膜通量下降[8],同时长时间的运行会使 得超滤膜表面的蛋白质、天然有机物和微生物等影响膜的过滤效果,甚至造成膜污染[9]。
因此,为提高超滤膜的过滤效果,延缓膜污染现象,对超滤膜膜材料的选择十分重要。
1。2 超滤膜材料
用于超滤作用的膜材料可分为有机超滤膜材料和无机超滤膜材料两类。有机超滤膜材料
最初的应用是天然膜材料——牛心包膜[10]。上世纪六七十年代发展起来的高分子聚合物则在 超滤膜材料中显示了优越性,如聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚砜酰胺类(PSA)以及聚偏 氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)等高分子聚合物都被广泛的用作超滤膜材料。无机超滤膜 材料则主要有陶瓷、沸石以及炭素等。
由于超滤膜材料的不同,所制得的超滤膜的性能也会有所差异。如用醋酸纤维素制成的 膜亲水性好(水渗透率高)、截留率高,但也存在抗氧化性能差、易水解、易生物降解和不耐 高温等缺点;用聚砜制成的超滤膜强度高、耐热、酸碱稳定性好且抗氧化性能好,但亲水性 差,用于蛋白质过滤时极易造成膜污染;单用聚丙烯腈制备的超滤膜则兼有耐水解、抗氧化 性能好的优点和适用性差的缺点[11]。以上三种高分子聚合物都是最重要的有机超滤膜材料, 虽然其性质优良,但所制成的超滤膜仍然具有不利于超滤作用或寿命短的缺点。就目前来说, 尚没有能以单一材料制备出各方面性质都优良的超滤膜材料。
1。3 聚醚砜超滤膜及其制备方法
聚醚砜材料是英国 ICI 公司于 1972 年开发的一种综合性能优良的热塑性高分子材料[12], 它作为当下超滤膜材料的研究热点之一,由于其所具备的优良性能而备受关注。聚醚砜与聚 砜相似,具有尺寸稳定性好、耐冲击、耐化学药品性等优点,除此之外,由于聚醚砜结构单 元中不含有脂肪烃基团,因此它的热稳定性比聚砜更好,能够在 90℃下长期使用,甚至可经 受 128℃高温热灭菌[11]。
制备聚醚砜超滤膜的方法有相转化法、烧结法、径迹蚀刻法等,其中应用最广的是相转 化法。相转化法一般是通过控制聚合物溶液的相分离,即形成富聚合物相和贫聚合物相来制 备超滤膜。使聚合物溶液发生相分离的方法有浸入沉淀相分离法、热诱导沉淀相分离法、气 相沉淀相分离法、溶剂蒸发沉淀相分离法等[13]。
聚醚砜是疏水性材料,因此聚醚砜膜渗透性能受到影响,同时又极易吸附水体中的有机 物,从而影响超滤膜分离效果,甚至造成膜污染而缩短超滤膜的使用寿命。
因此,对疏水的聚醚砜超滤膜进行改性,使其成为亲水性超滤膜从而提高分离效果,并 且增强超滤膜的抗污染性能,这将有利于聚醚砜超滤膜在各行业中更好地发挥作用。
本论文采用浸入沉淀相转化法制备聚醚砜超滤膜及改性聚醚砜超滤膜。浸入沉淀相转化 法的原理为:聚合物溶液浸入凝胶浴时,在聚合物溶液与凝胶浴界面上发生溶剂与非溶剂的 相互扩散,从而促使聚合物溶液发生相分离。文献综述
1。4 改性超滤膜及改性方法
至今为止,已有不少对超滤膜进行改性的例子。如对中性再生纤维素膜(Regenerated Cellulose,RC)进行荷电改性,在传统筛分机理和静电相互作用力的共同作用下,可以有效 提高截留率,同时减轻膜污染[14];与传统的聚砜膜相比,通过聚多巴胺沉积作用固定银纳米 粒子的改性聚砜膜水通量增大,对牛血清蛋白溶液过滤时膜渗透通量下降速度减慢,且纯水 冲洗后的通量恢复率得以提高[15]。