两亲性聚酰胺亲水改性聚砜分离膜的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wakaji
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聚砜膜是一种具备化学惰性、强机械和抗压性、高化学稳定性与热稳定性等的膜材料,现已广泛应用于微滤和超滤领域。但是其自身的疏水性会导致严重的膜污染,降低膜渗透性能。在本研究中,合成了一种以磺基甜菜碱为端基,聚酰胺为主链的两亲性磺基甜菜碱型聚酰胺作为新型添加剂,用于制备防污聚砜膜。这种两亲性添加剂通过在有机溶剂中的自组装过程,展现出了良好的分散性和相容性。为研究添加剂对膜性能的影响,实验中采用了常用方法对膜性能进行了表征,包括XPS测试,SEM测试,孔隙率、静态接触角、纯水通量、蛋白截留率测试,恢复率、抗蛋白吸附、抗细菌粘附测试,热稳定性测试与机械强度测试,系统地考察了添加剂中疏水链长度和添加剂用量与膜微观形貌、亲水性、渗透性能、防污性能和力学性能之间的关系。研究表明,在相转化过程中,添加剂中的亲水段会富集到膜表面,提高了膜的表面亲水性、孔隙率和防污性能。改性效果最好的聚砜膜纯水通量可从68.2L/(m2 h)增加到205.2 L/(m2 h),水通量恢复率可从68.3%提升到86.4%,同时保持了高蛋白截留率,而且膜对蛋白和细菌吸附量的明显降低,证明了添加剂中的两性离子可明显提高膜的防污性能。在加入添加剂后,聚砜改性膜的热稳定性和拉伸强度也有明显提升,改性后的膜在90oC处理后,仍具有稳定的亲水性。通过对改性膜性能的测试,发现具有中等长度疏水链的磺基甜菜碱型聚酰胺对膜的渗透性与蛋白截留性能提升最大。为研究添加剂结构变化对聚砜膜性能的影响,将聚砜改性膜中的磺基甜菜碱型聚酰胺添加剂由弯曲结构改变为相对较直结构。测试结果表明,当磺基甜菜碱型聚酰胺中疏水链段的弯曲结构改变为相对较直结构时,膜的渗透分离性能、亲水性能、防污性能与热稳定性能变化不大,但膜的机械强度有明显提高,由1.8 MPa最高可提高到4.6 MPa。该研究提供了一种能提高膜的渗透分离性、耐热性、机械强度、抗菌性等性能的改性方法。
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