不同荷電性聚氯乙烯超濾膜制備及性能1

謝艷新, 唐玉嶺, 楊 倩, 周名勇, 朱寶庫,2

(1. 新鄉(xiāng)學(xué)院 化學(xué)與材料工程學(xué)院, 河南 新鄉(xiāng) 453003;2. 浙江大學(xué) 高分子科學(xué)與工程學(xué)系, 浙江 杭州 310027)

1 前 言

膜技術(shù)具有選擇分離性強(qiáng)、操作簡便等諸多優(yōu)點[1-2]，在水處理等方面具有廣泛的應(yīng)用。超濾膜的孔徑在2～100 nm，具有操作壓力低、效率高等優(yōu)勢[3]，通常應(yīng)用于廢水處理、蛋白質(zhì)分離等領(lǐng)域[4]。聚氯乙烯 (PVC) 是應(yīng)用最廣泛的超濾膜材料之一[5-7]，但其固有的疏水性導(dǎo)致膜污染容易引起分離效率降低和膜組件更換頻繁等問題。研究發(fā)現(xiàn)，對 PVC 進(jìn)行親水化改性是降低其膜污染的有效策略[8-9]，表面涂覆[10]、表面接枝[11-13]、物理共混[14-15]等是對膜進(jìn)行親水化改性常用方法。表面涂覆在使用時容易脫落，表面接枝存在反應(yīng)活性低導(dǎo)致接枝率低等問題，且表面涂覆或接枝均不能改變膜的內(nèi)部孔隙性質(zhì)[16-18]。向PVC 基質(zhì)中添加如聚乙二醇(PEG)、荷正/負(fù)電等兩親共聚物進(jìn)行物理共混，是改善PVC 膜親水性的方法之一[2-3,14,20]。兩親共聚物中的親水鏈段在相轉(zhuǎn)化時向膜的外表面和膜內(nèi)部的孔隙表面遷移，并均勻分布在膜或內(nèi)部孔道表面形成水化層，提高膜親水性和抗污染性[19]；而疏水段在制備過程中與PVC 鏈段纏繞，被保留在基質(zhì)中，增加膜在使用過程中的穩(wěn)定性[20-22]。引入荷電基團(tuán)對PVC 膜進(jìn)行荷電改性，使截留時孔徑篩分和電荷排斥協(xié)同作用，可顯著增強(qiáng)其截留和抗污染性能[23-24]。因此，本文首先將PVC 和PEG 20000 共混制備出電中性的PVC/PEG 超濾膜；然后將PVC 和新型共聚物聚 (氯乙烯-co-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯) (PVD) 共混，在制備鑄膜液的過程中，利用碘甲烷 (CH3I) 將PVD 中的叔銨基團(tuán)季銨化，制備出荷正電的PVC/PVD 超濾膜；……