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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源：廣東工業(yè)大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 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．對膜材料抗污染性能要求也越來越高。綜述
了國內(nèi)外有杌分離膜抗污染改性最新研究動態(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：×703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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。無機(jī)膜由于造價過高、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
從源頭開始．改善膜的親水性能來延緩疏水性膜的污染現(xiàn)
狀，成為當(dāng)前研究的一個重要話題。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
藝簡單、親水改性效果穩(wěn)定持久等諸多優(yōu)點(diǎn)，但同時也存在
著無機(jī)添加物在鑄模液中分散困難．可能會使有機(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．因此利用這兩個特點(diǎn)。
來改善有機(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．添加劑的含量對改性復(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．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．而通量恢復(fù)率與此相反呈先增大后減小趨勢；當(dāng)
添加劑為多種高分子聚合物時．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，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．而牛血清蛋
白截留率與此相反．出現(xiàn)先減小后增加趨勢。
1．2兩親性共聚物共混改性
兩親性聚合物一般有兩個鏈段．一端為疏水性鏈段。可
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．對有機(jī)膜的透過性
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無機(jī)納米粒子共混改性
無機(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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