聚乙烯醇_碳纳米管复合超滤膜的制备及应用研究_于海容

聚乙烯醇/碳纳米管复合超滤膜的制备及应用研究*于海容王宗花＊＊张菲菲夏建飞夏延致李延辉(青岛大学国家重点实验室培育基地纤维新材料与现代纺织实验室，青岛266071)摘要以聚乙烯醇(PVA)为基膜材料，以羧基化碳纳米管(c－CNT)为添加剂，采用浸没沉淀相转化法制备了一种新颖的PVA/c－CNT复合超滤膜。考察了c－CNT的用量对膜力学性能、水通量、截留率及耐污染性能的影响。结果表明，当c－CNT用量为2份时，复合超滤膜的拉伸性能、水通量、截留率均达到最佳，膜的抗污染能力得到提高。分别以甲基橙和甲基紫作为代表偶氮类和三苯甲烷类印染废水的模型化合物，考察复合超滤膜对它们的吸附性能。结果表明，膜对这两类物质的吸附性能较强，再生能力达95%以上。该PVA/c－CNT复合超滤膜可应用于印染废水的处理中。关键词碳纳米管聚乙烯醇超滤膜相转化印染废水膜分离技术是指用天然或人工合成的薄膜，以外界能量或者化学位移为推动力，对双组分或多组分液体或气体进行分离、提纯或富集，被公认为是21世纪最有发展前景的高新技术之一［1］。超滤作为膜分离技术中的一种，是以压力差为驱动力的物理分离过程，近年来得到了迅速的发展，应用于蛋白质浓缩［2］、含油废水［3］和纺织废水［4］中有机物的去除。但在使用过程中发现，膜污染现象导致膜渗透通量下降，严重影响了超滤膜在实际中的应用效率。最近的研究致力于通过对膜材料进行改性或者选择亲水性物质作为膜材料来解决膜污染的问题。聚乙烯醇(PVA)是一种含有大量羟基的聚合物，采用PVA制备的超滤膜具有很好的亲水性，能抗蛋白质类物质的污染性。但PVA膜易溶胀，湿膜力学强度差且截留率低。近年来，有机－无机纳米粒子复合膜结合了有机聚合物和无机材料的特点，成为膜科学研究的热点［5］。大量研究表明，向有机的基膜中添加无机纳米粒子，可以增加膜的力学强度和寿命，抑制大孔结构的形成，从而使膜具有优异的渗透性能，同时还能增加膜的导电性能。如，制备的纳米PVA－SiO2复合超滤膜，具有良好的弹性和力学强度，截留率和耐污染性都比没有添加SiO2时高［6］。PengFubing等［7］制备了PVA/结晶鳞片石墨复合渗透蒸发膜，用于分离苯和环己烷混合物。研究结果显示，复合膜的渗透性能和选择性同时得到了提高，复合膜的渗透通量和分离因子比纯PVA膜分别增加了4倍和6倍，而且石墨颗粒的大小和用量对复合膜的