1。11热致相分离法TIPS
热致相分离法原理:在聚合物的熔点之上,在高沸点、低挥发性的溶剂中放入聚合物使其溶解,组成均相溶液。将反应控制在适当的工艺条件下,体系在相分离后将形成以溶剂为分散相,聚合物为连续相的两相构造。然后选择适当的萃取剂把溶剂从溶液中提取出来,进而得到特定结构形态的膜。
热致相分离法有许多优点:热致相分离法成孔隙率相对较高;结构容易形成晶球状,膜的水通量较大。相比缓慢的溶剂一非溶剂相互交换,热致相分离法快速的热交换加速了高分子溶液的相分离。热致相分离法的影响因素少,易于控制,易于获得多种微观结构。成膜强度高,不易断 [4]。
图1-1 膜微结构
1。12 非溶剂致相分离法NIPS
非溶剂致相分离法原理:在低温或常温环境下,选择适合的溶剂来溶解聚合物,构成均相溶液体系,接着移到非溶剂相中成膜。由于加入的NMP等溶剂易溶解到到水中,进而获得多孔状的膜结构,这个过程影响到膜指状结构的形成。论文网
非溶剂致相分离法对设备要求不高,不需要高温高压环境等。但制膜的原料较少,膜的水通量较低 [5]。膜孔结构
1。13 蒸发法致相分离法VIPS
蒸发法致相分离法原理和非溶剂致相分离法类似,在低温或常温环境下,选择适合的溶剂来溶解聚合物,构成均相溶液体系,接着移到非溶剂相中成膜。和非溶剂致相分离法不同,蒸发法致相分离法用湿度高、温度高的水蒸气箱替代凝固水槽。由于加入的NMP等溶剂易溶解到到水中,进而获得多孔状的膜结构。蒸发法致相分离法多用于制备平膜卷膜。
蒸发法致相分离法不需要高温高压的环境,但要在50—80左右的湿度范围内,同时在制膜过程中,保持清洁水蒸汽的置换。清洁水蒸汽的置换时间由溶液的饱和蒸汽压来决定,置换时间影响着膜致密层的形成[6]。
图1-3 膜表面SEM
1。14 相转化法
相转化法在制备PVDF超滤膜中使用最多。PVDF超滤膜制备过程是先将聚偏氟乙烯溶于溶剂中,制得聚合物溶液,接着在适宜的条件下刮膜,然后把膜浸入到非溶剂中,由于非溶剂与溶剂之间的传质交换,从而达到两相的分离。传质和相分离两者共同决定膜的结构,膜结构很大程度受到溶剂和非溶剂的选择的影响 [7]。孙鸿等[8]用氧化铝 (Al2O3) 、无极纳米二氧化硅(TiO2)与聚偏氟乙烯共混,采用相转化法制得无机改性有机高分子杂化膜,使得膜的水通量提高,机械强度提高。
1。2 PVDF膜表面改性
1。2。1 膜表面的物理改性
膜表面的物理改性:通过接入氢键等接枝方式在膜表面引入亲水性集团。但膜表面物理表面改性只是改善膜的亲水性和膜的表面层的孔隙结构分布,但膜表面粘接性和生物相容性容易受到一些因素的影响,常存在改性效果不能持久、制备的亲水皮层易脱落的问题[8]。
(1)表面涂覆改性
表面涂覆是在膜表面涂覆一层化学胶体,通过改变膜表面的亲水性、带电性和表面粗糙度等来减轻膜的污染程度,延长其使用寿命。表面涂覆通过涂覆物质和膜之间的物理吸附和交联等作用来完成[9]。Akthakul等[10]对PVDF膜表面进行光刻腐蚀后,在PVDF膜表面用聚合磷脂系列涂料涂覆,实验结果表明改性后膜的抗污染性能显著提高。
1。2。2 膜表面的化学改性
膜表面化学改性:经水解、氧化等一系列化学反应来改善膜的亲水性。现在增强膜抗污染性能的有效方式是对膜进行表面化学改性。膜表面化学改性的方法常见的有表面磺化改性、表面接枝改性等[11]。