PEI 交聯(lián)與界面縮聚改性聚偏氟乙烯膜的研究.pdf

1、PVDF具有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)耐性及成膜特性，廣泛運(yùn)用于科學(xué)研究和工業(yè)化過(guò)程，然而PVDF膜的應(yīng)用面臨兩個(gè)主要問(wèn)題，膜抗污染性能和膜可濕性差，親水改性是PVDF膜研究的一個(gè)重要方面。本文從三個(gè)方面進(jìn)行研究，首先制備網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)PVDF膜，提高膜的機(jī)械性能；利用PEI-3000處理PVDF膜，引入胺基，為縮聚提供條件；再利用PEGDE與PEI的縮聚反應(yīng)，形成新的截留層，提高膜的抗污染性能及孔徑精度。
　　首先，研究PVDF海綿狀孔的

2、成膜機(jī)制及膜的后處理?xiàng)l件。通過(guò)改變凝膠浴組分研究成膜條件；通過(guò)調(diào)控次氯酸鈉溶液 pH、處理溫度、處理時(shí)間和濃度，研究后處理的最佳條件。測(cè)試孔徑大小及通量大小，并對(duì)膜進(jìn)行SEM表征。結(jié)果表明凝膠浴組分是影響膜結(jié)構(gòu)的重要因素，通過(guò)選用氯化鈣作凝膠浴、添加PVP可以消除PVDF膜中指狀孔，當(dāng)凝膠浴氯化鈣含量為25％時(shí)，完全形成互通式網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，膜的平均孔徑為0.1108±0.005μm。次氯酸鈉后處理可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PVP選擇性去除，獲得更高的水通

3、量，次氯酸鈉處理并不會(huì)破壞膜的結(jié)構(gòu)。當(dāng)處理時(shí)間為36h，溫度為25℃，次氯酸鈉濃度為5000ppm和pH=9條件下，膜可以獲得最高的水通量1325.43 L·m-2·h-1。
　　其次，采用PEI對(duì)PVDF膜進(jìn)行處理，研究處理液組分、聚乙烯亞胺分子量和聚乙烯亞胺含量對(duì)膜性能的影響。采用拉曼、SEM、EDS、XPS對(duì)改性前后的膜進(jìn)行表征，測(cè)試膜的通量和孔徑大小。拉曼研究結(jié)果表明氫氧化鈉處理PVDF膜，發(fā)生脫氟化氫反應(yīng)，可以得到含碳碳

4、雙鍵的PVDF膜。從EDS和XPS測(cè)試結(jié)果可以得出，采用 PEI-3000和氫氧化鈉處理同時(shí)發(fā)生脫氟化氫和邁克爾加成反應(yīng)，將N引入PVDF膜，為下一章的進(jìn)行提供條件。SEM電鏡及EDS表明改性前后膜表面及斷面結(jié)構(gòu)沒(méi)有明顯變化，N在改性后成功引入PVDF膜中；XPS結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)氫氧化鈉單獨(dú)改性后，PVDF膜部分被氧化，O含量為7.94%；采用氫氧化鈉和聚乙烯亞胺改性后，膜的O含量上升到8.19%，而N含量從0%上升到5.45%，表明改性

5、是有效的。
　　最后，將引入胺基的 PVDF膜浸入一定比例的聚乙二醇二縮水甘油醚（PEGDE）正己烷溶液中，胺基與PEGDE在PVDF膜上發(fā)生縮聚反應(yīng)，形成新的截留層，PVDF膜表面引入親水基團(tuán)，提高膜的親水性和抗污染性能。XPS和EDS結(jié)果表明改性膜的氧含量上升到13.45%，同時(shí)EDS Maping結(jié)果出現(xiàn)氧元素，也表明交聯(lián)反應(yīng)已發(fā)生。膜的過(guò)氧化氫酶靜態(tài)吸附、動(dòng)態(tài)吸附曲線和膜阻計(jì)算結(jié)果表明，膜的親水性能和抗污染性能得到顯著提高