聚電解質(zhì)PDDA-PSS自組裝機(jī)理及滲透氣化性能研究.pdf

1、聚電解質(zhì)層層自組裝技術(shù)(Layer-by-layer)由于操作簡便、可用于制備超薄膜的物質(zhì)的種類和數(shù)量很多、膜厚度和結(jié)構(gòu)納米范圍內(nèi)調(diào)控，其在藥物緩釋放，生物傳感器，光電材料和分離膜等領(lǐng)城具有廣泛的應(yīng)用。本文以聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)和聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)為材料，從聚電解質(zhì)稀溶液性質(zhì)研究出發(fā)系統(tǒng)考察聚電解質(zhì)自組裝過程中影響吸附量和膜結(jié)構(gòu)的主要因素。在國內(nèi)，將聚電解質(zhì)自組裝膜作為滲透汽化膜分離的研究更未見報(bào)道，具有重要的研究意

2、義。 本文首先采用紫外光譜法(UV-VIS)研究了PDDA/PSS靜電自裝過程中的非靜電力問題，在處理過帶負(fù)電的石英片上能吸附帶同種電荷的PSS，組裝量隨石英片表面粗糙度增加、PSS濃度升高以及溫度的下降而增加。表明聚電解質(zhì)靜電自組裝過程中在適當(dāng)條件下明顯存在非靜電力驅(qū)動(dòng)下的自組裝行為。 其次，采用紫外光譜法、接觸角儀、粘度法研究了PDDA/PSS自組裝的機(jī)理和影響吸附量和膜結(jié)構(gòu)的主要因素。紫外結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著聚電解質(zhì)的濃度

3、、溶液的鹽濃度、溶液的酸堿度(pH)、混合溶劑(乙醇/水)中有機(jī)溶劑的含量和組裝溫度的變化，PDDA/PSS自組裝膜的吸附量呈現(xiàn)出不變、增加和減小的現(xiàn)象。PDDA，PSS聚電解質(zhì)溶液在相對(duì)應(yīng)的組裝條件下的特性粘數(shù)與自組裝膜的紫外吸光度(吸附量)呈反比關(guān)系。聚電解質(zhì)在溶液中線團(tuán)較收縮，靜電自組裝膜的吸附量越大。用接觸角法研究了PDDA/PSS膜的表面潤濕性，多層膜表面接觸角隨著層數(shù)開始呈不規(guī)則變化后呈現(xiàn)鋸齒狀變化規(guī)律，表明了PDDA/PS

4、S自組裝膜的結(jié)構(gòu)分為2個(gè)區(qū)：Ⅰ區(qū)有缺陷的“前驅(qū)層”和Ⅱ區(qū)規(guī)則的交替沉積的“本體層”。 最后，在聚酰胺(PA)反滲透底膜上成功的制備出PDDA和PSS聚電解質(zhì)自組裝膜，作為滲透汽化膜分離異丙醇(95％)/水(5％)混合體系。在含鹽組裝溶液中，其滲透汽化性能隨組裝層數(shù)(N)的增加，分離因子(α)增大和滲透通量(J)下降，一般N小于10的膜就可獲得較好的滲透汽分離化性能。當(dāng)層數(shù)為6.5個(gè)雙層，鹽濃度為0.75mol/L和料液溫度為55