高分子超滤膜表面改性研究进展

高分子超滤膜表面改性研究进展1997-03-26收稿。梁雪梅王彬芳(华东理工大学6信箱上海200237)摘要介绍目前对高分子超滤膜进行表面改性的几种方法。关键词改性超滤膜分类号TQ316.61前言近年来,随着超滤膜分离技术的发展,对超滤膜提出了各种各样的特性要求。如耐热性膜,耐化学试剂膜等等。在工业应用中的膜材料主要是工程塑料类和醋酸纤维素类。工程塑料类膜具有较好的化学稳定性、热稳定性,耐细菌侵蚀和较好的机械强度。但亲水性差,而不易制得水通量适宜,孔径较小的超滤膜。用醋酸纤维素类可制得亲水性好,高水通量的膜,但其化学稳定性、热稳定性较差,因而限制了它的应用范围。为了使工程塑料类超滤膜能充分发挥其长处,必须对疏水性的高分子材料膜进行改性。在其表面引入亲水性基团是改性的关键。下面将介绍这方面的研究[1]。2改性方法2.1物理改性在膜表面进行表面活性剂的吸附。一般认为,表面活性剂是由至少两种以上极性或亲媒性显著不同的官能团,如疏水亲水基所构成。由于官能团的作用,在溶液与它相接的界面上形成选择性定向吸附,使界面的状态或性质发生显著变化,非离子表面活性剂会在与它相接的界面上形成致密的亲水层,而改善界面的亲水性、离子表面活性剂含有电荷可以通过静电排斥相同的物质在界面上的吸附。吴慧珍[2]等人研究了用短链双尾的阴离子表面活性剂对聚砜膜进行预处理以改变膜与蛋白质分子间的静电作用。许晓鹏[3]用LST(阴离子)、AES(阳离子)、Tween(非离子)的水溶液分别对膜进行浸泡,比较了三类表面活性剂对改性效果的影响,这些研究表明用表面活性剂对膜表面进行改性后,改善了膜表面的亲水性,可在一定时间内提高和改善膜的通量。但随时间的延长,表面活性剂逐渐脱落,通量下降。2.2等离子体改性等离子体是由电子、离子和中性粒子组成的部分电离气体,可以通过低压辉光放电产生。用等离子体处理疏水性较强的膜材料可以提高膜表面的能量,同时也可以方便地使膜表面带有羰基、羟基等极性基团以增强膜表面极性而对材料本体损伤较小。邢丹敏[4]利用低温等离子体照射有效改善了PVC超滤膜的表面亲水性。赵春田[5]利用空气等离子体对聚丙烯微孔膜处理后使膜表面带有了氧无素。2.3辐照接技聚合反应可以通过γ射线或电子束以及用高能辐131997年第2期广西轻工业射、紫外光通过辐照接技聚合反应的方法在膜表面得到亲水性基团。吴玉亭[6]用辐照技术在PS超滤膜表面接技了丙烯酸。改性后的PS膜抗蛋白质污染能力提高。2.4表面化学反应这包括磺化反应和弗克反应。磺化反应是一种最普通的表面反应,通过在引入具有负电荷的-SO3-离子来改变膜的亲水性。目前在膜改性中磺化反应是做的最多的,如磺化聚砜、磺化聚醚砜、磺化聚苯醚等等,用磺化材料制得的膜亲水性好且抗污染性能有所提高。弗克反应是指用乙烷、氯甲基乙醚等溶液,以弗克催化剂(AlCl3)、SnCl4、ZnCl2)在芳香环上的氢原子发生亲电子取代反应,这样便引入了亲水化基团CH3Cl。也可以利用弗克反应引入-(CH2)3SO3-和-CH(CH3)CH2OH等基团。2.5基它方法邵平海[7]以KMnOH为氧化剂、KOH为强碱,在80℃对聚偏氟乙烯进行膜HF处理,在碱性环境下经亲核反应后用0.5%的聚乙烯吡咯烷酮水溶液处理,干燥后即得到亲水性的PVDF膜。3结束语膜分离技术已普遍应用于化工、电子、轻工、纺织等行业,21世纪的的膜分离技术除了在上述传统工业的技术改造中起到重要作用外,尤其在节能、环境等方面发挥作用,因此开发和对已有的膜材料进行改性势在必行。主要在以下几个方向[8]:3.1根据对膜分离机理的认识,继续合成各种分子结构的功能高分子制成均质膜,定量研究分子结构与分离性能之间的关系。3.2在膜的表面进行改性3.3发展高分子合金。其中通过化学反应合成新的材料比较困难,而对膜表面进行改性,引入不同的活化基团,改进其性能,以及制取高分子合金,使膜具有性能不同或者截然相反的基团,在更大范围内调节其性能,将是我们未来开发高分子膜材料的努力方向。参考文献1YoshihitoOsada,etal.MembraneScienceandTechnology.NewYork:1992.321-3262吴慧珍等.水处理技术,1994,20(2):85-883许晓鹏等.水处理技术,1993,19(6):3304邢丹敏等.膜科学与技术,1996,16(1):50-555赵春田等.功能高分子学报,1996,9(3):337-3446吴玉亭等.水处理技术,1995,21(1):217邵平海等.水处理技术,1995,21(1)8郑领英等.水处理技术,1995,21(3)SurfaceModificationofPolymerUltrafiltrationMembranesLiangXuemeiWan