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有機(jī)分離膜抗污染改性研究進(jìn)展

文檔作者：江鵬羅斌程志華文檔來(lái)源：廣東工業(yè)大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2023年11月16日
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有機(jī)分離膜抗污染改性研究進(jìn)展
江鵬羅斌程志華
(廣東工業(yè)大學(xué)廣東廣州510006)
摘要膜分離技術(shù)由于其高效環(huán)保等特點(diǎn)在水處理行業(yè)的運(yùn)用不斷在擴(kuò)大．對(duì)膜材料抗污染性能要求也越來(lái)越高。綜述
了國(guó)內(nèi)外有杌分離膜抗污染改性最新研究動(dòng)態(tài)。歸納和分析了各改性技術(shù)的效果、優(yōu)點(diǎn)和局限性．為今后有機(jī)分離膜改性研
究提出建議．
關(guān)鍵詞有機(jī)膜抗污染性改性
中圖分類號(hào)：×703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-9064(201 7)03—082-03
膜分離技術(shù)由于其分離域廣、分離效率高、純物理過(guò)程
等優(yōu)點(diǎn)，在水處理行業(yè)得到了極為廣泛的運(yùn)用。分離膜根據(jù)
膜材料性質(zhì)又可以分為無(wú)機(jī)膜(陶瓷、玻璃、金屬氧化物等)
和有機(jī)高分子膜兩大類。無(wú)機(jī)膜由于造價(jià)過(guò)高、易碎易脆、韌
性差等缺點(diǎn)在水處理行業(yè)應(yīng)用較少：有機(jī)膜主要有聚偏氟乙
烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等，該
類高分子材料有著價(jià)格低廉、化學(xué)穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高、制
模容易等優(yōu)點(diǎn)．已經(jīng)成為工業(yè)上運(yùn)用最為廣泛的分離膜材
料。然而高分子膜材料由于其自身的強(qiáng)疏水性。極易受到膜
污染，從而使分離膜的壽命減短和運(yùn)行成本上升。因此如何
從源頭開(kāi)始．改善膜的親水性能來(lái)延緩疏水性膜的污染現(xiàn)
狀，成為當(dāng)前研究的一個(gè)重要話題。本文綜述了共混改性技
術(shù)和表面改性技術(shù)在改善有機(jī)分離膜抗污染性能上的最新
研究進(jìn)展．
1共混改性
共混改性是指在制模過(guò)程中．將一種或多種親水性的材
料與膜基體材料在鑄模液中共混，以形成新的復(fù)合膜。該改
性工藝親水改性和成膜過(guò)程一體化．從膜孔內(nèi)部到膜表面整
體提高有機(jī)膜的親水性。因此該工藝具有改性條件溫和、工
藝簡(jiǎn)單、親水改性效果穩(wěn)定持久等諸多優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在
著無(wú)機(jī)添加物在鑄模液中分散困難．可能會(huì)使有機(jī)膜本身就
很好的強(qiáng)度、韌性、抗老化性等物理和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，納
米材料改性成本過(guò)高等局限性。目前，有機(jī)膜共混改性中可
以提高雜化膜親水性的物質(zhì)有高分子聚合物、兩親性聚合
物、無(wú)機(jī)納米粒子等。
1．1 高分子聚合物共混改性
高分子聚合物如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇
(PEG)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)、醋酸
纖維素(CA)、聚乙烯醇(PVA)等，由于其鏈段帶有少量含氧
官能團(tuán)而具有部分親水性。同時(shí)該類高分子聚合物也能與疏
水性膜基體材料具有較好的相容性．因此利用這兩個(gè)特點(diǎn)。
來(lái)改善有機(jī)分離膜的抗污染性能。
共混改性組可以將一種或多種添加劑與與膜基體材料
共混．當(dāng)添加劑為一種時(shí)．添加劑的含量對(duì)改性復(fù)合膜的性
能有著控制性作用。王磊?研究發(fā)現(xiàn)．當(dāng)PVA與PVDF進(jìn)行
共混制膜時(shí)．隨著PVA與PVDF配合比的提高，改性復(fù)合膜
基金項(xiàng)目：廣東省自然科學(xué)基金"(2015A030313494)
作者簡(jiǎn)介：江鵬(1992～)，男，主要從事超濾膜改性與超濾技術(shù)研究。
201Z No，3．
BSA及HA初期通量、改性膜一污染物粘附力均呈先減小后
增大趨勢(shì)．而通量恢復(fù)率與此相反呈先增大后減小趨勢(shì)；當(dāng)
添加劑為多種高分子聚合物時(shí)．添加物之間的配比和添加劑
與膜基體材料的配比控制顯得尤為重要。徐晶晶【2]將PVC、
PMMA和PVDF共混制得新型復(fù)合膜．其研究表明當(dāng)PVC：
PVDF：PMMA=6：1：3時(shí)，該復(fù)合膜的純水通量、機(jī)械強(qiáng)度、韌
性、水接觸角處于綜合最優(yōu)水平。除此之外。也有研究表明高
分子聚合物的分子量對(duì)復(fù)合膜的性能也有一定影響。楊昌t E3]
研究發(fā)現(xiàn)．隨著添加劑PEG分子量的增大．PEG／PVDF復(fù)合
膜的純水通量和孔隙率出現(xiàn)先增大后減小趨勢(shì)．而牛血清蛋
白截留率與此相反．出現(xiàn)先減小后增加趨勢(shì)。
1．2兩親性共聚物共混改性
兩親性聚合物一般有兩個(gè)鏈段．一端為疏水性鏈段?？?
以與疏水性膜材料相容而良好共混：一端為親水性鏈段，可
以改善膜的親水性。相比于無(wú)機(jī)納米粒子在鑄模液中難于分
散．高分子聚合物添加劑親水改性效果有限等弊端．兩親性
共聚物給提供了有機(jī)膜共混改性提供了一個(gè)解決的新思路：
但兩親性共聚物合成工藝復(fù)雜、合成產(chǎn)物產(chǎn)率過(guò)低也限制了
其進(jìn)一步推廣使用。目前研究并制備出的兩親性共聚物有
PUA-g—PMMA、PVDF-g-PDMAEMA、PDMAEMA-b—PSF、
PMMA—b—PEG—b—PMMA等。
有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)．在鑄模液中添加兩親性共聚物．除了
可以改善疏水性有機(jī)膜的親水能力之外．對(duì)有機(jī)膜的透過(guò)性
能改善也相當(dāng)顯著。Zhao[4俐用合成的PDMAEMA—b—PSF與
PSF進(jìn)行共混制備出新的PSF／PDMAEMA—b—PSF超濾膜．共
混后復(fù)合膜通量恢復(fù)率一直保持在80％以上：Liu[53將PM．
MA—b—PEG—b—PMMA與PVDF共混制得PMMA—b—PEG—b—
PMMMPVDF超濾膜．該復(fù)合超濾膜水接觸角由95．9。下降至
64．90．BSA通量是純PVDF原膜的4．3倍。
1．3無(wú)機(jī)納米粒子共混改性
無(wú)機(jī)納米粒子獨(dú)特的微觀尺度效應(yīng)、高比表面積和良好
的潤(rùn)濕性一直吸引著膜改性專家和學(xué)者的目光．目前可以與
有機(jī)膜材料共混并研究比較多的有新型碳納米材料(如GO、
碳納米管等)、半導(dǎo)體材料(Ti02、ZnO)、A1203、Si02等。
GO作為新興碳納米材料．由于其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和表
面富含大量羥基、羧基等親水性官能團(tuán)．得到很多膜材料研

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