基于配位作用的層層自組裝納濾膜的制備及性能研究.pdf

1、納濾膜的制備以界面聚合和相轉(zhuǎn)化法為主。層層自組裝是近年來發(fā)展的一種新型的膜制備方法，在制備荷電膜方面有很好的應(yīng)用前景。但多數(shù)聚電解質(zhì)以水溶液的形式進行自組裝，且靜電力通常比較弱，所采用的親水性膜材料在水中長時間使用時易發(fā)生溶脹，截留效果降低。因此，研究基于其它相互作用為推動力的聚電解質(zhì)自組裝多層薄膜制備和性能表征及作用機理，具有重要的理論意義與實際應(yīng)用價值。
　　 除了依靠靜電相互作用來構(gòu)筑多層超薄膜體系外，其它的相互作用，如氫

2、鍵、配位作用、化學(xué)交聯(lián)等也可用來作為成膜的推動力。金屬配位作用是一種比靜電力更穩(wěn)定的力，可作為一種成膜驅(qū)動力來構(gòu)建多層膜。
　　 本文利用聚電解質(zhì)官能團和過渡金屬之間的配位作用制備多層膜，在多孔超濾膜上交替沉積PSS(Cu)1/2和P4VP，制備荷負電納濾膜，考察膜的分離性能，并測試膜的穩(wěn)定性。考察了靜態(tài)與動態(tài)兩種不同的制膜方式并進行了對比。采用原子力顯微鏡(AFM)、掃描電鏡(SEM)、接觸角等方式對多層膜的表面性能進行了表征

3、。
　　 對靜態(tài)層層自組裝膜制備的研究，得出了此方法制備多層膜的最優(yōu)條件：首層沉積PSS(Cu)1/2，0.4％的PSS水溶液，其中加入0.25 mol.L-1CuCl2溶液；0.2％的P4VP乙醇溶液；每層沉積時間15min。4.5個雙層的自組裝膜對二價離子的截留率到達85％左右，1.0MPa下通量大約為60 L.m-2.h-1。對一價離子的截留率僅為20%，1.0MPa下通量大約為85 L.m-2.h-1，因此可用于一價和二

4、價離子的分離。SEM照片顯示自組裝多層膜孔已經(jīng)基本上被覆蓋，且膜表面比較均勻；AFM分析表明，粗糙度隨著層數(shù)的增加逐漸增大。膜的接觸角隨著層數(shù)的增加而下降，說明隨著自組裝的進行，膜的親水性越來越好，抗污染能力提高。穩(wěn)定性考察結(jié)果表明，基于配位作用的多層膜的穩(wěn)定性優(yōu)于基于靜電作用制備的多層膜。
　　 對動態(tài)層層自組裝膜制備的研究結(jié)果表明，在較少層數(shù)時便可達到較好的截留效果，動態(tài)法3.5個雙層時已優(yōu)于靜態(tài)法4.5雙層的結(jié)果，說明動態(tài)

5、法在層層自組裝過程中具有一定優(yōu)勢。自組裝多層膜的截留率隨著層數(shù)的增加先增大后減小，當(dāng)層數(shù)為3.5時達到最大值。所制備的復(fù)合納濾膜(PSS(Cu)1/2/P4VP)3/PSS(Cu)1/2在1.0MPa下對Na2SO4的截留率為88％，溶液通量為43 L.m-2.h-1，對NaCl的截留率為23％，溶液通量為74 L.m-2.h-1。SEM照片表明，經(jīng)過幾個雙層的沉積之后，PS基膜上的圓孔消失，聚電解質(zhì)均勻覆蓋在基膜表面，使多層膜的形貌發(fā)