PTFE平板膜的親水改性研究.pdf

1、膜分離是一種環(huán)保、低耗的物理分離方法，近年來被廣泛應(yīng)用于污水處理、氣體除塵等諸多領(lǐng)域。聚四氟乙烯（PTFE）膜材料由于其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)而具有耐酸、耐堿、耐高低溫等優(yōu)點(diǎn)，可適應(yīng)于各種過濾環(huán)境。但是，由于PTFE膜材料的表面張力低，膜材料的疏水性極強(qiáng)，這導(dǎo)致PTFE膜材料無法被應(yīng)用于水性液體的分離過濾，因此對(duì)PTFE膜材料進(jìn)行親水改性已成為膜分離學(xué)科的重要課題。
　　本文在學(xué)習(xí)現(xiàn)有的對(duì)PTFE膜材料親水改性研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)PTFE平

2、板微濾膜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，提出在不破壞PTFE膜材料的前提下，采用物理包覆的方法將親水劑均勻包纏在PTFE平板膜的原纖上，再通過交聯(lián)工藝使親水劑與PTFE原纖之間牢固纏結(jié)，以達(dá)到在PTFE膜表面引入親水基團(tuán)的目的，賦予PTFE平板膜持久穩(wěn)定的親水性能。通過SEM、FTIR、壓汞儀、孔徑分析儀、表面接觸角儀等研究膜材料的表面形貌、化學(xué)結(jié)構(gòu)、膜孔結(jié)構(gòu)、親水性能等。使用自制的錯(cuò)流裝置測定了改性PTFE平板膜的過濾性能和抗蛋白污染性。主要研究內(nèi)容如

3、下：
　?。?）將聚醋酸乙烯酯（PVAc）溶于無水乙醇，調(diào)節(jié)溶液pH并控制醇解時(shí)間使PVAc部分醇解而不從乙醇中析出，加入戊二醛（GA）作為交聯(lián)劑、聚乙烯醇-1000（PEG-1000）作為致孔劑，以此為親水劑。將制得的親水劑均勻涂覆于PTFE平板膜表面，烘干；再將膜浸沒于純水中，調(diào)節(jié)溶液pH使其水解，使粘附在PTFE膜表面上的未被醇解的酯基進(jìn)一步水解為羥基（-OH）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：PTFE原膜孔徑分布均勻，孔隙率高，具有清晰的“

4、膜纖-膜孔”結(jié)構(gòu)；經(jīng)過親水劑涂覆改性后，平板膜的孔徑變小，孔隙率降低。隨著PVAc濃度的增加，膜孔徑、孔隙率和表面接觸角均減小，純水通量先增加后減??；GA交聯(lián)PVAc鏈段上的-OH能提高親水劑在PTFE膜纖上的結(jié)合牢度。最佳親水實(shí)驗(yàn)條件為：PVAc濃度45 g·L-1，醇解時(shí)間30 min，GA濃度6 g·L-1，PEG濃度30 g·L-1，水解時(shí)間150 min。改性膜表面含有-OH；平板膜的表面水接觸角由135.6°下降為58.7°

5、；改性膜的初始純水通量為272.1 kg·m-2·h-1，具有較好的親水持久性；對(duì)陶瓷切割廢水的濁度去除率為99.55％；親水膜能有效降低牛血清蛋白對(duì)PTFE平板膜的污染。
　?。?）將醋酸乙烯酯-馬來酸酐共聚物（PMV）溶于無水乙醇，調(diào)節(jié)溶液 pH使其充分醇解，加入GA作為交聯(lián)劑、PEG-1000作為致孔劑，以此為親水劑并均勻涂覆在PTFE平板膜表面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：未改性的PTFE平板膜具有清晰的“膜纖-膜孔”結(jié)構(gòu)，膜孔分布均勻

6、，孔隙率較高；親水改性后，PTFE平板膜的膜纖變粗，節(jié)點(diǎn)增大，膜孔變小，局部出現(xiàn)親水劑堆積的現(xiàn)象。隨著 PM V濃度的增加，改性膜的孔徑、孔隙率和接觸角均減小，純水通量先增加后減小；GA與醇解PMV得到的-OH交聯(lián)可以提高親水劑與PTFE平板膜膜纖結(jié)合的牢度。最佳實(shí)驗(yàn)條件為：PMV濃度20 g·L-1，醇解時(shí)間120 min，GA濃度9 g·L-1，PEG濃度40 g·L-1。改性膜表面含有-OH、-COOH等親水基團(tuán)；平板膜的表面水接