高分子反渗透膜材料改性研究进展.

收稿日期：２００７－０５－１０������������������综述膜材料的发展很快，高分子分离膜是一种具有特殊传质功能的高分子材料，随着科技的发展和社会的进步，膜材料不断获得新的发展和应用。反渗透膜的发展经历了醋酸纤维素时期、线形可溶聚酰胺时期和铰链聚酰胺时期３个阶段。适合制备反渗透膜的主要原料有芳香族聚酰胺类、纤维素的醋酸酯类、壳聚糖（Ｃｓ）等，目前仅有芳香族聚酰胺类、纤维素的醋酸酯类用于商品化。１纤维素膜材料纤维素是一种稳定的天然高分子化合物，本身的线性链结构排列比较规则，具有很高的亲水性，但分子上的羟基之间可形成分子间氢键，因此高度亲水却不溶于水。醋酸纤维素（ＣＡ）一直是广泛应用的膜材之一，最初制备出的均质醋酸纤维素反渗透膜具有一定的脱盐率，但水的通透性较差，１９６０年Ｌｏｅｂ和Ｓｏｕｒｉｒａｊａｎ发明制造出具有高脱盐率和高透水量的非对称醋酸纤维素反渗透膜犤１牞２犦，这种非对称醋酸纤维素反渗透膜与均质醋酸纤维素反渗透膜相比，在保持了同等高的脱盐率的条件下，水的透过量增加了近１０倍犤３犦。２０世纪７０年代，Ｃａｄｏｔｔｅ等通过采用复合浇铸、界面聚合和等离子聚合等方法在支撑层上制备了超薄表皮层，最先研制出了表皮层与支撑层由不同材料组成的复合膜，解决了醋酸纤维素膜易压密的缺陷犤４犦。改性膜材料的方法很多，可分为化学改性和物理改性。其中化学改性又有膜材料化学改性和膜表面化学改性等。膜材料化学改性包括材料的共聚、接枝、用化学方法赋予膜高分子材料某种基团使其具有某种特定性能。膜材料物理改性，即膜材料与其他聚合物混和，通过共混的方法改变膜原有的性能。１．１化学改性由于ＣＡ膜的化学、热稳定性、压密性较差，而且易降解，因此近年来开展了不同用途的改性纤维素膜的研制工作。例如，羟丙基醋酸纤维素与醋酸纤维素有类似的聚集态结构，溶解性能也相似，早在２０世纪７０年代，国外就有人研究采用环氧丙烷改性ＣＡ膜，国内也有研究发现由羟丙基醋酸纤维素制得的反渗透膜具有良好的耐热性犤５犦。郭群晖等首次合成了作为反渗透膜的高取代度（ＤＳ＝２．２６～２．７２）氰乙基纤维素犤６犦，即将少量的极性氰乙基基团引入到ＣＡ中，部分取代ＣＡ分子上的羟基或乙酰基制得氰乙基纤维素。该产物溶于丙酮，且具有耐酸、碱水解和抗微生物降解的性能。还有人研究将过渡金属加入到ＣＡ中得到改性ＣＡ膜，如钛醋酸纤维素反渗透膜、乙酸纤维素酞酸酯（ＣＡＰ）及羟丙基甲基纤维素酞酸酯（ＨＰＭＣＰ）膜，不仅耐高温还具有耐酸性犤７犦。也有人采用接枝单体丙烯腈在ＣＡ分子链接枝共聚，经改性后的ＣＡ膜不仅保持了ＣＡ膜高通量的优点，而且还扩大了其ｐＨ使用范围和提高其抗微生物降解的能力犤８犦。紫外接枝共聚改性属于接枝共聚改性的一种，相对于其他的一些高能辐射，这种辐射反应只是膜的表面分子发生了接枝共聚反应，膜本身的强度没有受到影响，紫外接枝共聚改性即在引发剂的存在下，用紫外辐照将苯乙烯和丙烯酰胺接枝到醋酸纤高分子反渗透膜材料改性研究进展王晓晖刘淑萍牗河北理工大学化工生物技术学院，唐山河北０６３００９牘摘要介绍了反渗透膜的高分子材料及其衍生物材料的种类，叙述了改性方法及研究进展，提出了今后的研究方向。关键词高分子材料；反渗透膜；改性；进展中图分类号ＴＱ０２８．８文献标识码Ａ文章编号１００６－６８２９牗２００７牘０３－００４０－０３王晓晖等高分子反渗透膜材料改性研究进展综述·４０·２００７年第１４卷第３期化工生产与技术ＣｈｅｍｉｃａｌＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ维素ＣＡ反渗透膜上，通过紫外接枝共聚改性得到的反渗透膜可以从糖蜜中分离乙醇犤９犦。通过聚酰胺改性的ＣＡ反渗透膜，脱盐率比传统的ＣＡ膜高而通量略有下降犤１０犦。１．２物理改性化学改性方法虽然可以改变膜材料的性质，但改性过程较为复杂。膜材料的物理改性，即高分子材料的物理共混也是改善高分子材料性质简单而有效的方法。如二乙酸纤维和乙酸丁酸纤维素（ＣＡＢ）共混，利用了ＣＡ膜产水量大的优点，弥补脱盐率高产水量小的ＣＡＢ膜的缺点犤１１犦。２聚酰胺膜由于ＣＡ膜易水解、耐ｐＨ范围窄、操作压力高、单位水脱量小脱盐率低等特性，使其在性能优越的复合膜出现以后，逐渐被取代。目前工业上最常用的反渗透膜为聚酰胺复合膜，该膜由３层基本材料复合而成，最表层为聚酰胺膜，由聚酰胺和聚脲通过界面聚合的方法制得，多孔基膜一般是由在多孔织物的支撑体上浇铸的微孔聚砜膜构成，其厚度约为０．２μｍ，聚酰胺复合膜的生产具有可以优化支撑层和分离层的各自特点犤１２犦，中间层为高透水性的聚砜微孔膜，起到支撑表面膜的作用，最低层为无纺布，为整个膜片提高强度。２．１化学改性虽然芳香聚酰胺类是典型的制备反渗透膜的材料，但是聚酰胺膜在ｐＨ＝６～１０的条件下运行时具有带电性，使水中的一些颗粒易于在膜表面沉积，形成膜污