親水性膜的研究進(jìn)展

1、親水性膜的研究進(jìn)展親水性膜的研究進(jìn)展文章標(biāo)題：親水性膜的研究進(jìn)展摘要：親水性膜因其耐污染等性能， 成為當(dāng)前分離膜研究的熱點(diǎn)之一。從疏水性材料親水性改性和親水性材料的角度出發(fā)，綜述了親水性分離膜的改性方法以及親水性材料制備膜的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞親水性親水性改性疏水性AdvancesonHydrophilicMembranes1、概述隨著膜技術(shù)的發(fā)展， 膜分離已經(jīng)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面。但其在使用過(guò)程中易被污染問(wèn)題逐漸受到人們的重視。常用于微濾和超濾的膜材料大多是疏水性的，如聚乙烯，聚丙烯，聚偏氟乙烯，聚砜等。它們有良好的熱穩(wěn)定性及耐化學(xué)腐蝕性。然而疏水性膜的缺點(diǎn)就是在使用過(guò)程中由于溶質(zhì)

2、吸附和孔堵塞而使得通量下降。疏水性膜不被水潤(rùn)濕，為了讓水透過(guò)膜必須進(jìn)行材料表面改性，這些材料用于水過(guò)濾時(shí)必須對(duì)材料表面進(jìn)行親水化處理，而親水化處理時(shí)引人的表面活性劑往往會(huì)影響它的一些使用，因此需要制備親水性膜。2、改性親水性膜膜性能與膜材料的性質(zhì)密切相關(guān)，使用疏水性材料所制備的膜，1 / 6在使用時(shí)，水通量較低，在分離油水體系(尤其是含蛋白質(zhì)的溶液 )時(shí)吸附污染嚴(yán)重，通量衰減很快，降低了膜的使用壽命，增加了操作費(fèi)用，制約了其在膜分離領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，大部分進(jìn)行改性。2.1 膜表面化學(xué)處理改性化學(xué)改性是在疏水材料表面引人親水性成分的化學(xué)改性方法。Molly1 通過(guò)兩步化學(xué)改性在PVDF 膜表面引

3、入了羧基。即先使膜在含有相轉(zhuǎn)移催化劑 四丁基溴化銨的NaOH 溶液中脫 HF，生成納米級(jí)的超薄活性皮層， 再用強(qiáng)氧化劑氯酸鉀硫酸氧化活性皮層中不飽和基團(tuán)，改性過(guò)程在N2 保護(hù)氛圍中進(jìn)行。 XPS 光譜及 UV 光譜分析表明，膜表面引入的極性基團(tuán)為羧基。接觸角測(cè)定表明，改性后膜表面的接觸角較改性前降低了11，膜表面的親水性有較大改善。Y Nagase2等人為了改進(jìn)聚砜的氣體和液體的通透性，用聚合物反應(yīng)引入 PDMS( 聚二甲基硅氧烷 )作為支鏈來(lái)修飾聚砜。這一類型的接枝共聚物應(yīng)具有優(yōu)異的成膜能力、 熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和膜通透性。劉貫一 3 利用氧化劑和表面活性劑對(duì)聚丙烯中空纖維膜表面進(jìn)行親水改性

4、，提高了進(jìn)行無(wú)泡充氧時(shí)中空纖維膜的耐壓能力。 找出了適宜的親水改性處理劑。試驗(yàn)證明：聚己烯醇 (PVA) 是一種廉價(jià)、有效的表面親水改性處理劑。2.2 膜表面接枝改性劉鍇 4 等人以二苯甲酮 (BP)為光引發(fā)劑，丙烯酰胺 (AAM) 為接枝單體，以先用紫外光照射引發(fā)劑， 然后將引發(fā)劑和單體分步輸送到膜2 / 6上的方法對(duì)聚砜單內(nèi)皮層中空纖維超濾膜的內(nèi)表面進(jìn)行接枝改性。實(shí)驗(yàn)表明，改性后膜的表面親水性有所上升，膜孔徑也有一定程度的減小李晶 5 等利用 射線共輻照技術(shù)在聚醚砜 (PES)膜上接枝了甲基丙烯酸。通過(guò)改變甲基丙烯酸單體濃度，獲得了具有不同接枝率的改性 PES膜。研究結(jié)果表明，在單體濃度B

5、Kaeselev6等人用 UV 照射將 3 種親水性單體光化學(xué)聚合分別接在聚醚砜和聚砜膜上，并比較此兩種膜對(duì)光照聚合的敏感度。結(jié)果表明前者比后者易于接上側(cè)鏈，且前者的親水性強(qiáng)于后者。2.3 共混改性共混改性是一種較為簡(jiǎn)單的改性方法，它是將一種親水性的高聚物加入到鑄膜液中共混以形成相對(duì)親水的表面。與其他方法相比， 這種方法所成膜最初的孔徑及其分布易于保持，并且親水性的成分能均勻地分布在膜的表面和中間。宋艷秋 7 等以聚砜為基材，采用共混法，利用聚原酸酯b聚乙二醇嵌段共聚物中聚乙二醇段表面自由能高的特性，時(shí)材料表面進(jìn)行改性。用掃描電子顯微鏡對(duì)表面微形態(tài)進(jìn)行觀察，以接觸角評(píng)價(jià)材料表面的親疏水性。 研

6、究結(jié)果表明，材料表面出現(xiàn)微觀相分離結(jié)構(gòu)，且因聚乙二醇段富集于表面，材料表面的親水性得以提高。3、親水性膜使用親水性材料直接制備膜，省去了改性，而且改性后的膜可能給使用帶來(lái)不便，因此，親水性材料是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。3 / 6Yong 等，使用親水性聚合物乙烯乙烯醇共聚物，采用濕法和熱致相分離法制備了一系列的膜， 研究了膜的形態(tài)，并且用在各個(gè)方面。Cha 等8 以聚乙二醇 (PEG)為稀釋劑制得尼龍12 微孔膜。研究了PEG 的分子量對(duì)微孔大小的影響，實(shí)時(shí)測(cè)定了相分離的平衡微區(qū)尺寸。淬冷深度為15， PEG 分子量由 200 增加為 600 時(shí)，平均微區(qū)尺寸由 10um 增大到 17.5um。Mat

7、suyama 等9 采用熱致相分離法制備親水性微孔膜，使用兩種不同的共單元親水性乙烯-丙烯酸共聚物。通過(guò)測(cè)量接觸角確定這兩1 2 下一頁(yè)親水性膜的研究進(jìn)展第2 頁(yè)種共聚物的親水性，低密度聚乙烯作為一種參考聚合物。首先，作出三種聚合物體系的相圖。 隨著共聚物中丙烯酸的增加， 濁點(diǎn)線轉(zhuǎn)移到高溫，結(jié)晶溫度線轉(zhuǎn)移到低溫。 并且研究了膜結(jié)構(gòu)并涉及最初的聚合物的濃度和冷卻率。 隨著聚合物初始濃度和冷卻率的增加， 膜孔減小。熔融的聚合物中，在冷卻產(chǎn)生聚合物濃度梯度之前，通過(guò)蒸發(fā)作用可獲得具有小孔結(jié)構(gòu)和上表面的表皮層。郭行蓬等 10采用兩種羥基不同的乙烯乙烯醇共聚物，比較了兩種羥基不同的 EVAL 和 PEG

8、 相圖的差異。在此基礎(chǔ)上 ,以 PEG 為稀釋劑 ,TIPS 法制備了 EVAL 中空纖維膜。結(jié)果表明 ,紡絲時(shí)的冷卻水浴溫度、稀釋劑的抽提溫度以及 EVAL 含量對(duì)中空纖維的透氣性有明顯的影響。M.E.Avramescu11用戊二醛或者環(huán)氧乙烷反應(yīng)乙烯乙烯醇共聚物中乙烯醇鏈段中的羥基， 產(chǎn)生牛血清蛋白的固化點(diǎn)， 把 EVAL 微濾4 / 6膜進(jìn)行功能化用于牛血清蛋白的分離，減少了非特異性吸附。4 結(jié)語(yǔ)疏水性材料具有良好的熱穩(wěn)定性及耐化學(xué)腐蝕性。然而疏水性膜的缺點(diǎn)就是在使用過(guò)程中由于溶質(zhì)吸附和孔堵塞而使得通量下降。親水性膜有很多優(yōu)點(diǎn)， 目前大部分親水性膜都是通過(guò)改性方法得到，但是這可能在使用過(guò)

9、程中會(huì)帶來(lái)不便。因此，應(yīng)該直接使用親水性材料制膜，這就需要發(fā)現(xiàn)和合成親水性材料，使得制膜工藝簡(jiǎn)單化。參考文獻(xiàn)1MoilyS ，Shoichet，ThomasJ，eta11JjMacromolecules，199l，24：982986.2NagaseY，NaruseA，MatsuiK Chemicalmodificationofpolysulfone I Synthesisofpolysulphone/polydimethylsiloxanegraftcopolymerPolymer，1989，60：I9311937.3 劉貫一，聚丙烯中空纖維膜表面親水改性試驗(yàn) .河北理工學(xué)院學(xué)報(bào)， 20xx，

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11、工業(yè)與工程 ,20xx,19(1):33-49.8ChaBJ，CharK，KimJJ， eta1JMembraneSciencel995，108：2l92299MatsuyamaH,BerghmansS,D.R.Lloyd,Formationofhydrophilicmicroporousmembranesviathermallyinducedphaseseparation,J.MembraneScience.1998，142：213224.10 郭行蓬，柳波，葛昌杰，杜強(qiáng)國(guó)，楊玉良熱致相分離法制備微孔 EVAL 中空纖維膜的探索功能高分子學(xué)報(bào) 20xx，14：2326.11M.E.Avramescu,W.F.C.Sager,M.Wesslling,Functionalisede