在聚砜膜表面接枝聚合对苯乙烯磺酸钠及接枝膜对两种含氮杂环类农药吸附特性的研究

第３５卷第１期膜科学与技术Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．１２０１５年２月ＭＥＭＢＲＡＮＥＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＦｅｂ．２０１５在聚砜膜表面接枝聚合对苯乙烯磺酸钠及接枝膜对两种含氮杂环类农药吸附特性的研究刘海，高保娇＊，孙世雄（中北大学化学工程系，太原０３００５１）摘要：首先使用氯甲基化试剂使聚砜（ＰＳＦ）得以氯甲基化，制得氯甲基化聚砜（ＣＭＰＳＦ），然后流延成膜，制得ＣＭＰＳＦ铸膜，在此基础上使ＣＭＰＳＦ膜与乙二胺（ＥＤＡ）反应，得到表面键合有ＥＤＡ的氨基化膜ＡＭＰＳＦ．在水溶液体系中加入过硫酸盐，构建氨基／过硫酸盐（—ＮＨ２／Ｓ２Ｏ８２－）表面引发体系，使对苯乙烯磺酸钠（ＳＳＳ）在基膜ＡＭＰＳＦ表面发生接枝聚合，制得了接枝膜ＰＳＦ－ｇ－ＰＳＳＳ．较深入地考察了主要因素对膜接枝过程的影响，优化了接枝聚合条件．采用红外光谱（ＦＴＩＲ）、光学显微镜（ＯＭ）及称重等法对接枝膜ＰＳＦ－ｇ－ＰＳＳＳ进行了表征．最后，考察研究了接枝膜对抗蚜威和阿特拉津两种含氮杂环农药化合物的吸附特性．实验研究结果表明，采用—ＮＨ２／Ｓ２Ｏ８２－表面引发体系，可以顺利地实施ＳＳＳ在ＰＳＦ膜表面的接枝聚合，接枝度随氨基化膜ＡＭＰＳＦ表面氨基键合量的增大而增大，适宜的接枝聚合温度为７０℃，溶液中适宜的过硫酸盐浓度为单体质量的０．３％．在适宜的条件下可制得ＰＳＳＳ接枝度为１．２３ｍｇ／ｃｍ２的接枝膜．凭借强烈的静电相互作用，功能接枝膜ＰＳＦ－ｇ－ＰＳＳＳ对抗蚜威和阿特拉津两种含氮杂环农药可产生强烈的吸附作用．关键词：聚砜；接枝膜；对苯乙烯磺酸钠；表面引发；接枝聚合；农药残留物中图分类号：ＴＱ０２８．８文献标志码：Ａ文章编号：１００７－８９２４（２０１５）０１－０１１５－０８ｄｏｉ：１０．１６１５９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ１００７－８９２４．２０１５．０１．０２０膜技术作为新型分离技术已广泛应用于物料分离、废水处理、环境治理、饮用水净化、血液净化等众多工业与科技领域，近些年来，膜分离技术得到了飞速发展，尤其在环境治理与保护方面，膜分离技术正在发挥着越来越重要的作用．但目前市场上商业膜在性能方面尚存在若干局限，采用功能单体在基膜表面实施接枝聚合制备接枝膜，不但可明显改善基膜性能，还可使基膜得以功能化，比如，可提高滤膜的通透性或渗透性、提高基膜的吸附亲和性、改善基膜的抗污染性能、使基膜获得环境敏感性、获得生物相容性等［１－５］，总之，在基膜表面实施接枝聚合，是获得高性能膜和功能膜的重要途径，在目前的膜技术领域，膜表面的接枝聚合具有重大科学价值．在膜表面进行接枝聚合，除偶合接枝方式外［６－７］，一般是通过各种手段先在膜表面产生自由基，然后使功能单体（或改性单体）发生聚合反应，从而在基膜表面产生接枝大分子链形成接枝膜．按照膜表面自由基产生的方式不同，常用的表面接枝聚合方法主要分为：高能辐射接枝聚合法、等离子体处理法、紫外光辐射接枝聚合法、化学接枝聚合法等［８－１１］．几种方法相比较，化学接枝聚合法具有便捷、条件温和及高效可控的特点．目前所报道的化学接枝聚合法多为活性聚合法［１２－１３］，除此之外，还可通过分子设计，设法将引发基团引入基膜表面，构建表面引发接枝聚合体系，实现单体的自由基接枝聚合，尽管这方面的报道很少，但需要大力发展，本研收稿日期：２０１４－０４－２５；修改稿收到日期：２０１４－０６－１５基金项目：山西省青年科学基金资助项目（２０１３０２１０１２－３）第一作者简介：刘海（１９８８－），男，陕西省咸阳市人，硕士生，研究方向为功能复合膜的制备及性能研究．＊通讯作者，Ｅ－ｍａｉｌ：ｇａｏｂａｏｊｉａｏ＠１２６．ｃｏｍ·１１６·膜科学与技术第３５卷究正是在聚砜（ＰＳＦ）铸膜表面构建了表面引发接枝聚合体系，自由基接枝聚合法实现了对苯乙烯磺酸钠（ＳＳＳ）在ＰＳＦ膜表面的接枝聚合，制备了ＰＳＦ－ｇ－ＰＳＳＳ接枝膜．聚砜类聚合物具有优异的力学性能、良好的热稳定性与化学稳定性和优良的成膜等加工性能，在目前的膜材料中具有十分重要的地位［１４－１５］，因此，在聚砜基膜上实施接枝聚合具有明显的应用价值．随着现代农业的迅速发展，各种高效农药被广泛使用，农药残留物引起了地表水和地下水的污染，严重威胁着人体健康［１６－１７］．膜分离技术是从水体中分离去除农药残留物的有效手段，其中所采用的主要是纳滤（ＮＦ）和反渗透（ＲＯ）膜技术［１８－１９］，而两者的基本技术原理除筛分机制外，膜对农药残留物的吸附也是非常重要的机理之一［２０－２２］，故研究制备对农药物种具有吸附作用的功能膜，对于使用膜分离技术高效去除水介质中的农药残留物具有重要的科学意义．本研究在成功制备接枝膜ＰＳＦ－ｇ－ＰＳＳＳ的基础上，还较深入地考察研究了接枝膜对抗蚜威和阿特拉津两种农药的吸附特性，实验结果显示，接枝膜ＰＳＦ－ｇ－