表面活性剂对五中孔膜结构和性能的影响

共混改性是聚偏氟乙烯（PVDF）膜改性的重要方法之一。国内外已经报导的PVDF共混物已经有十几种之多，其中聚氯乙烯（PVC）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是应用较多的2种[1-2]。PVC来源丰富、价格低廉，作为膜材料可以大幅度降低膜的成本，并且PVC均聚物能耐酸、碱、盐、油类、化学气体与大气的老化，具备优良的物理化学性质，在膜材料中极具商品竞争力。但PVC材料的亲水性较差，且其凝胶膜容易自发起皱，韧性差，成膜性能不甚理想，阻碍了其工业化。PMMA具有热可塑性，质轻而强韧，强韧性与无机强化玻璃相当，耐化学药品性能好；耐候性优良，长期暴露使用物理化学性能几乎不下降；它不仅质地优异，价格又比较适宜。Nunes和Ochoa等人的研究表明，在PVDF制膜时，加入少量的PM-MA，水通量显著增加，而截留率基本保持不变[3-4]。亲水性的增加也进一步增加了该膜的抗污染性能。但是，以往的研究多数是将PVDF与PVC或PMMA两两共混，制备的也只是1个中孔的纤维膜。为研发更好的大通量中空膜来处理污水排量很大的印染废水，将PVDF、PVC、PMMA这3个组分共混，充分考虑各自的成膜优势，选择适当的制备条件，制备了单中孔的纤维膜[5-6]。单中孔的纤维膜的优点是装填密度高、比表面积大和组件结构简单等，但其明显缺点是机械性能不理想。为了开发机械强度更高，耐反冲洗性能更好，更适合工业化应用的膜，本试验制备了PVDF、PVC、PMMA三组分共混的具有5个中孔的纤维膜。在铸膜液中加入非离子表面活性剂是提高膜通量的重要方法之一，非离子表面活性剂具有分散、乳化、泡沫、润湿和增溶等多种性能。随着石油工业的发展，环氧乙烷成本的不断降低，它的应用会越来越广泛。非离子表面活性剂在铸膜液中加入，主要是用作致孔剂。致孔剂是制膜液的重要组成，极大地影响着制膜液的结构状态和溶剂蒸发速度，从而影响膜的性能。如果仅将不含任何添加剂的铸膜液纺制成中空纤维膜，并使溶剂全部蒸发，得到的几乎是没有透过性能的均质致密膜。但当把一些单组分或多组分的有机物或无机物均匀地溶解在高分子溶液中，然后纺制成膜并使溶剂部分蒸发和凝胶，这样得到的是不对称具有孔结构的半透膜[7]。Tsai等及Wang等曾经报道了非离子表面活性剂司班-80和吐温80（T80）作为添加剂，对聚砜全蒸发膜形态影响情况的研究[8-9]；Khayet等人考察了聚乙二醇添加剂含量对膜形态的影响[10]；许振良等以聚乙烯毗咯烷酮（PVP）及聚乙二醇1000（PEG1000）作为添加剂，对PVC中空纤维膜的制备过程进行了研究[11]。表面活性剂对五中孔膜结构和性能的影响李运清1,2，戎静1，奚旦立1，刘耀芳1（1.东华大学环境科学与工程学院，上海200051；2.河南师范大学化学与环境科学学院，河南新乡453007）摘要：以聚偏氟乙烯（PVDF）-聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）-聚氯乙烯（PVC）为膜材料，考察了聚乙二醇1000（PEG1000）、聚乙烯吡咯烷酮（PVPK30）和吐温80作为添加剂对膜的结构和性能的影响。结果表明，上述添加剂都能增大PVDF-PMMA-PVC铸膜液的粘度，其中以PVPK30作添加剂得到的产物的溶解性及增粘性能最好；粘度的改变直接影响到五孔共混膜结构和性能的改变；对固体质量分数为17%的铸膜液，当PVPK30加入质量分数为6%时制得的中空纤维膜可达较佳性能。关键词：表面活性剂；五孔；共混膜；性能中图分类号：TQ028.8文献标识码：A文章编号：1000-3770(2010)07-0079-005收稿日期：2009-09-30作者简介：李运清（1965－），男，博士，研究方向为膜分离处理印染废水；联系电话：021-67792544；Email：liyunqing@mail.dhu.edu.cn联系作者：奚旦立，博士生导师；Email：xdl@dhu.edu.cn第36卷第7期2010年7月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.36No.7Jul.,201079本研究探讨常用的非离子表面活性剂PVPK30、PEG1000和T80对三组分五中孔纤维膜的影响。1试验部分1.1原料PVDF，FR904-1；PVC，相对分子质量30×103～60×103；PMMA，工业品。PVPK30，相对分子质量25×103～400×103；PEG1000，相对分子质量950～1050；T80；N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）；均CP。牛血清白蛋白（BSA），相对分子质量67×103，生化试剂。丙三醇，相对分子质量为92.09，AR。1.2仪器紫外分光光度计，TU-1810型；智能电子拉力试验机，Xlw(1)型；扫描电子显微镜，JSM-5600LV型；旋转粘度计，NDJ-1型；纺丝设备。1.3五孔纤维膜